Découverte en astro-botanique : la plus petite plante terrestre défie l’hypergravité

Patrick Lesggie






Hypergravity Exposure of Watermeal Plant: Impact on Space Agriculture

Image du microscope à balayage laser confocal de plantes watermeal d’environ 1 mm de diamètre après exposition à l’hypergravité par une équipe de l’Université Mahidol en Thaïlande, utilisant la centrifugeuse de grand diamètre de l’ESA dans le cadre du programme HyperGES ESA-UNOOSA. Cette image a été acquise par le laboratoire adjacent de matériaux et de composants électriques de l’ESA. Crédit : ESA-G

Des chercheurs testent le watermeal, la plus petite plante à fleurs, dans des conditions d’hypergravité pour évaluer son potentiel en tant que source de nourriture pour les astronautes et producteur d’oxygène. Leurs conclusions pourraient avoir un impact significatif sur l’agriculture spatiale.

La plus petite plante à fleurs de la Terre pourrait devenir un aliment nutritif pour les astronautes dans le futur, ainsi qu’une source d’oxygène très efficace. Pour aider à tester leur adéquation à l’espace, des amas flottants de watermeal – individuellement de la taille de têtes d’épingle – ont été soumis à 20 fois la gravité normale de la Terre à bord de la centrifugeuse de grand diamètre de l’ESA par une équipe de l’Université Mahidol en Thaïlande.

Basé au centre technique de l’ESA à l’ESTEC aux Pays-Bas, le LDC est une centrifugeuse à quatre bras de 8 mètres de diamètre qui donne aux chercheurs accès à une gamme d’hypergravité allant jusqu’à 20 fois la gravité terrestre pendant des semaines ou des mois à la fois.

Watermeal sur les doigts humains

Watermeal sur les doigts humains. Chaque speck de moins de 1 mm est une plante individuelle. Crédit : Christian Fischer, CC BY-SA 3.0

L’accès au LDC a été organisé par le biais de HyperGES, dans le cadre de l’initiative Access to Space for All parrainée par l’ESA et l’Office des Nations Unies pour les affaires spatiales, UNOOSA.

À sa vitesse maximale, la centrifugeuse tourne jusqu’à 67 tours par minute, avec ses six nacelles placées à différents points le long de ses bras pesant 130 kg, et capables d’accueillir 80 kg de charge utile.

Le watermeal est la plus petite plante à fleurs de la Terre – plus petite encore que le lentille d’eau plus familière. Comme la lentille d’eau, le watermeal est une plante aquatique, qui flotte sur les plans d’eau thaïlandais et asiatiques.

Grande centrifugeuse de diamètre

La grande centrifugeuse de diamètre de l’ESA est une centrifugeuse à quatre bras de 8 mètres de diamètre qui donne aux chercheurs accès à une gamme d’hypergravité allant jusqu’à 20 fois la gravité terrestre pendant des semaines ou des mois à la fois. Crédit : ESA

Tatpong Tulyananda, à la tête de l’équipe de l’Université Mahidol, explique : « Nous nous sommes intéressés au watermeal parce que nous voulions modéliser comment les plantes réagissent aux changements de gravité. Comme le watermeal n’a pas de racines, de tiges ou de feuilles, il est essentiellement juste une sphère flottante sur une étendue d’eau. Cela signifie que nous pouvons nous concentrer directement sur les effets que les changements de gravité auront sur sa croissance et son développement.

« De plus, il produit beaucoup d’oxygène par photosynthèse. Et le watermeal est aussi une bonne source de protéines, qui est consommée depuis longtemps dans notre pays – utilisée avec un œuf frit, en soupe, ou mangée en salade. Vous consommez 100 % de la plante lorsque vous la mangez, donc elle offre des perspectives en termes d’agriculture spatiale. »

Équipe thaïlandaise préparant du watermeal pour le LDC

Des échantillons de watermeal ont été placés dans des boîtes équipées de LED simulant la lumière du soleil naturel. Ces boîtes ont ensuite été placées dans une nacelle de centrifugeuse, puis laissées à pousser tout en tournant à 20 g. Crédit : ESA-J. van Loon

Jusqu’à présent, l’équipe a étudié le watermeal à l’aide de clinostats, qui changent continuellement leur orientation du vecteur de gravité par rapport à l’échantillon afin de simuler des conditions de microgravité.

« Jusqu’à présent, nous n’avons vu que peu ou pas de différence entre la croissance des plantes à 1g et la microgravité simulée, mais nous voulons étendre nos observations pour avoir une idée de la façon dont les plantes réagissent et s’adaptent sur toute la gamme des environnements gravitationnels. Un autre avantage du watermeal est qu’il s’agit d’une plante relativement courte durée, donc nous pouvons étudier son cycle de vie complet en cinq à dix jours. »

Observation de la grande centrifugeuse de diamètre

Des chercheurs thaïlandais examinent le watermeal sous une gravité extrême pour déterminer sa viabilité pour l’agriculture spatiale et la production d’oxygène. Crédit : Université Mahidol-T. Tulyananda

Des échantillons de watermeal ont été placés dans des boîtes équipées de LED simulant la lumière du soleil naturel. Ces boîtes ont ensuite été placées dans une nacelle de centrifugeuse, puis laissées à pousser tout en tournant à 20 g.

« Nos deux semaines d’expérimentation nous donnent accès à deux générations de watermeal au total », ajoute Tatpong. « Ce que nous faisons ensuite, c’est examiner les plantes directement, puis obtenir des extraits sous forme de pastilles solides que nous ramènerons à la maison pour étudier. Ensuite, nous pourrons soumettre ces échantillons à une analyse chimique détaillée pour obtenir des informations sur le large spectre de réponse du watermeal à l’hypergravité. »

Échantillon de Watermeal pour étude

Une fois le watermeal étudié en hypergravité, l’équipe de l’Université Mahidol les a ensuite examinées directement, avant de rendre des extraits sous forme de pastilles solides à ramener pour étude à la maison. Crédit : Université Mahidol-T. Tulyananda

Pendant l’utilisation du LDC, l’équipe a également pleinement utilisé les installations de laboratoire de l’ESA pour l’instrumentation de soutien de vie et de sciences physiques ainsi que le laboratoire de matériaux et de composants électriques adjacent pour préparer leurs expériences et finaliser les échantillons à rapporter à la maison.

Une équipe entièrement féminine de l’Universidad Católica Boliviana ‘San Pablo’ en Bolivie est la prochaine à utiliser le LDC, prévoyant de tester comment l’hypergravité favorise la rupture des globules rouges humains.