Les chercheurs ont étudié le comportement des champignons en hypergravité, révélant à la fois les risques et les avantages potentiels des champignons dans les missions spatiales. Les études futures étudieront d’autres organismes dans des conditions similaires. (Concept de l’artiste.)
Des chercheurs de l’Université de Macao ont étudié le comportement des champignons en hypergravité, révélant à la fois les risques et les avantages potentiels des champignons dans les missions spatiales. Les études futures étudieront d’autres organismes dans des conditions similaires.
Champignons en hypergravité : l’étude
Les champignons dans l’espace ont été un élément de l’intrigue Star Trek : Découverte, mais ils constituent également un problème bien réel pour les astronautes et les stations spatiales. Des tests co-parrainés par les Nations Unies et menés par une équipe de Macao en Chine ont soumis des champignons à l’hypergravité avec la centrifugeuse à rotation rapide de l’ESA.
L’astromycologue Paul Stamets, joué par Anthony Rapp, se rencontre au milieu de champignons spatiaux dans un épisode de Star Trek : Discovery. Crédit : CBS
Une équipe de l’équipe d’astrobiologie du Laboratoire clé d’État des sciences lunaires et planétaires de l’Université des sciences et technologies de Macao – une région administrative spéciale de Chine – a utilisé la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA au centre technique ESTEC aux Pays-Bas pour tester le croissance de colonies fongiques sous une gravité terrestre double de la normale.
Jusqu’à présent, l’équipe de Macao utilisait des clinostats 3D – également connus sous le nom de machines de positionnement aléatoire, qui modifient continuellement l’orientation du vecteur de gravité pour simuler les conditions de microgravité – pour tester la réaction des champignons à l’apesanteur.
L’accès au PMA a été organisé via HyperGES, qui fait partie de l’initiative Accès à l’espace pour tous du Bureau des affaires spatiales des Nations Unies, UNOOSA.
La centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA est une centrifugeuse à quatre bras de 8 m de diamètre qui permet aux chercheurs d’accéder à une plage d’hypergravité allant jusqu’à 20 fois la gravité terrestre pendant des semaines ou des mois à la fois.
À sa vitesse la plus rapide, la centrifugeuse tourne jusqu’à 67 tours par minute, avec ses six gondoles placées à différents points le long de ses bras pesant 130 kg et chacune capable d’accueillir 80 kg de charge utile.
Le résultat est que les chercheurs sont capables d’augmenter la force de gravité en tournant un cadran. Le LDC est populaire auprès des équipes de sciences de la vie et des sciences physiques, ainsi que pour les expériences commerciales. Les équipes internes de l’ESA utilisent la centrifugeuse pour voir comment les matériaux et composants des engins spatiaux réagiraient aux violentes accélérations impliquées lors du lancement dans l’espace.
Crédit : ESA
La LDC est une centrifugeuse à quatre bras d’un diamètre de 8 mètres (~ 26 pieds) qui permet aux chercheurs d’accéder à une plage d’hypergravité allant jusqu’à 20 fois la gravité terrestre pendant des semaines ou des mois à la fois.
À sa vitesse la plus rapide, la centrifugeuse tourne jusqu’à 67 tours par minute, avec ses six gondoles placées à différents points le long de ses bras pesant 130 kg (~290 livres) et chacune capable de contenir 80 kg (~180 livres) de charge utile.
Leurs deux semaines d’utilisation du LDC ont permis à l’équipe de Macao d’effectuer des tests approfondis dans des conditions d’hypergravité, avec le soutien de l’équipe du laboratoire d’instrumentation des sciences physiques et de survie de l’ESA.
Espèces de champignons préparées pour être exposées à l’hypergravité à l’intérieur d’une gondole en rotation de la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA. Crédit : UNOOSA
Réactions fongiques et astromycologie
Fongique espèces ont été cultivés jusqu’à ce qu’ils atteignent leur pleine maturité, puis examinés pour vérifier les réactions de stress génétiques ou « phénotypiques ».
Ensuite, l’une des espèces fongiques sélectionnées a subi une deuxième génération d’exposition à l’hypergravité pour voir si des réactions ou altérations de stress persistaient, ou si des effets cumulatifs pouvaient être observés. Dans le cadre de l’analyse, des échantillons sélectionnés ont également été analysés au microscope électronique à balayage au laboratoire des matériaux et composants électriques de l’ESA, situé à proximité.
Marta Filipa Simões, responsable de l’équipe de l’Université des sciences et technologies de Macao, charge des espèces de champignons à bord d’une gondole de la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA. Crédit : UNOOSA
« L’étude des champignons dans l’espace s’appelle ‘astromycologie’, un sous-ensemble de l’astrobiologie », explique Marta Filipa Simões, responsable de ce projet à l’Université des sciences et technologies de Macao.
« L’ingénieur du navire à Star Trek : Découverte est astromycologue, mais il s’agit bel et bien d’un véritable domaine d’étude et de plus en plus important. Les champignons pénètrent depuis longtemps dans l’espace et peuvent avoir de graves impacts une fois qu’ils y sont.
Impact historique des champignons dans l’espace
La station spatiale russe Mir a subi une contamination fongique en vieillissant. Les hublots sont devenus obscurcis tandis que les plastiques et les métaux étaient corrodés, déclenchant à leur tour des dysfonctionnements – et des inquiétudes plus larges pour la structure de la gare.
La station spatiale russe Mir vue depuis la navette spatiale Atlantis lors de l’approche d’amarrage le 15 janvier 1997. Crédit : NASA
Le professeur Simões ajoute : « Le Station spatiale internationale a eu ses propres problèmes dans les pièces où les membres de l’équipage s’entraînent, avec une humidité plus élevée entraînant une contamination fongique sur les murs. Ils doivent effectuer régulièrement de nombreux nettoyages et désinfections pour éviter cela.
« Dans un système fermé comme l’ISS, chaque fois que des biofilms se développent, que les champignons utilisent pour rester en place, vous pouvez avoir des problèmes. Cela peut être très préoccupant, car les champignons peuvent également déclencher des infections ou des réactions allergiques chez les astronautes, dont le système immunitaire est lui-même déprimé dans l’espace. À l’inverse, de nombreuses espèces fongiques semblent voir leur croissance favorisée dans des conditions de microgravité – notre présente étude vise à mieux comprendre pourquoi.
Champignons observés sur l’ISS, poussant sur un panneau du module russe Zarya où des vêtements de sport étaient suspendus pour sécher. Crédit : NASA/ESA
Certains champignons arriveront toujours dans l’espace, avec des spores fongiques robustes capables d’adhérer à toutes sortes de surfaces et de tissus, comme le corps humain. Les salles blanches des engins spatiaux ne sont jamais impeccables dans la pratique ; les études biologiques montrent qu’ils abritent des champignons et d’autres micro-organismes.
« Nous ne pourrons jamais nous débarrasser complètement des champignons lorsque nous nous aventurons dans l’espace, nous devons donc les comprendre », explique André Antunes, membre de l’équipe de recherche de l’Université des sciences et technologies de Macao.
Microscope électronique à balayage de champignons après des tests d’hypergravité, réalisés par le laboratoire de matériaux et composants électriques de l’ESA pour l’équipe de l’Université de Macao en utilisant la centrifugeuse à grand diamètre de l’Agence dans le cadre du programme HyperGES. L’image mesure environ 100 micromètres, soit un dixième de millimètre de diamètre. Crédit : ESA
« De plus, ils offrent des opportunités positives ainsi que des risques. Les champignons terrestres sont utilisés pour fabriquer des aliments – comme la levure pour la fermentation – ainsi que des médicaments, des enzymes chimiques pour l’industrie ainsi que des nanoparticules métalliques utilisées dans de nombreux domaines.
« Pour les futures colonies spatiales, ils pourraient être exploités pour couvrir différents types de besoins, notamment le recyclage ou l’extraction de minéraux essentiels à la surface des planètes. Ceux-ci sont considérés comme essentiels pour contribuer à réduire les coûts et assurer la durabilité de l’exploration spatiale en équipage.
Marta Filipa Simões, responsable de ce projet à l’Université des sciences et technologies de Macao, surveille les espèces fongiques exposées à l’hypergravité à bord de la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA. Crédit : UNOOSA
Recherche HyperGES à venir
La prochaine équipe HyperGES à réaliser des expériences sur le LDC vient de l’Université Mahidol, en Thaïlande. L’équipe étudiera comment la farine d’eau – la plus petite plante à fleurs sur Terre, encore plus petite que la lentille d’eau plus familière – réagit aux changements de niveaux de gravité afin d’évaluer son utilité pour les systèmes de survie spatiaux.
