Image au microscope confocal à balayage laser de plantes de farine d’eau d’environ 1 mm de diamètre après exposition en hypergravité par une équipe de l’Université Mahidol en Thaïlande, à l’aide de la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA dans le cadre du programme HyperGES de l’ESA-UNOOSA. Cette image a été acquise par le laboratoire adjacent des matériaux et composants électriques de l’ESA. Crédit : ESA-G
Les chercheurs testent la farine d’eau, 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 découvertes pourraient avoir un impact significatif sur l’agriculture spatiale.
La plus petite plante à fleurs sur Terre pourrait devenir à l’avenir un aliment nutritif pour les astronautes, ainsi qu’une source d’oxygène très efficace. Pour aider à tester leur aptitude à l’espace, des amas flottants de farine d’eau – individuellement de la taille d’une tête d’épingle – ont été soumis à une gravité terrestre 20 fois supérieure à la normale à bord de la centrifugeuse à grand diamètre de l’ESA par une équipe de l’Université Mahidol en Thaïlande.
Basée au centre technique ESTEC de l’ESA aux Pays-Bas, la LDC 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 celle de la gravité terrestre pendant des semaines ou des mois.
Farine d’eau sur les doigts humains. Chaque tache de moins de 1 mm est une plante individuelle. Crédit : Christian Fischer, CC BY-SA 3.0
L’accès au PMA a été organisé via HyperGES, qui fait partie de l’initiative Accès à l’espace pour tous parrainée par l’ESA et le Bureau des affaires spatiales des Nations Unies, UNOOSA.
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.
La farine d’eau est la plus petite plante à fleurs sur Terre – plus petite encore que les lentilles d’eau plus familières. Comme les lentilles d’eau, la farine d’eau est une plante aquatique qui flotte au sommet des plans d’eau thaïlandais et asiatiques.
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. Crédit : ESA
Tatpong Tulyananda, responsable de l’équipe de l’Université Mahidol, explique : « Nous nous sommes intéressés à la farine d’eau parce que nous voulions modéliser la façon dont les plantes réagissent aux changements de niveaux de gravité. Parce que la farine d’eau n’a pas de racines, de tiges ou de feuilles, il s’agit simplement d’une sphère flottant sur un plan 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 grâce à photosynthèse. Et la farine d’eau est également une bonne source de protéines, consommée depuis longtemps dans notre pays – utilisée avec des œufs au plat dans une soupe ou dans une salade. Vous consommez 100 % de la plante lorsque vous la mangez, elle est donc prometteuse en termes d’agriculture spatiale.
Des échantillons de farine d’eau ont été placés dans des boîtes équipées de LED imitant la lumière naturelle du soleil. Ces boîtes ont ensuite été placées dans une nacelle centrifugeuse, puis laissées croître sous essorage à 20 g. Crédit : ESA-J. van Loon
Jusqu’à présent, l’équipe étudiait la farine d’eau à l’aide de clinostats, qui modifient continuellement l’orientation du vecteur gravité par rapport à l’échantillon afin de simuler les conditions de microgravité.
« Jusqu’à présent, nous n’avons constaté que peu ou pas de différence entre la croissance des plantes à 1 g et la microgravité simulée, mais nous souhaitons étendre nos observations pour avoir une idée de la façon dont les plantes réagissent et s’adaptent dans toute la gamme des environnements gravitationnels. Un autre avantage de la farine d’eau est qu’il s’agit d’une plante à vie assez courte, nous pouvons donc étudier l’intégralité de son cycle de vie en cinq à dix jours.
Des chercheurs thaïlandais examinent la farine d’eau sous une gravité extrême afin de déterminer sa viabilité pour l’agriculture spatiale et la production d’oxygène. Crédit : Université Mahidol-T. Tulyananda
Des échantillons de farine d’eau ont été placés dans des boîtes équipées de LED imitant la lumière naturelle du soleil. Ces boîtes ont ensuite été placées dans une nacelle centrifugeuse, puis laissées croître sous essorage à 20 g.
« Nos deux semaines d’expérimentation nous donnent accès à deux générations de farine d’eau au total », ajoute Tatpong. « Ce que nous faisons ensuite, c’est examiner les plantes directement, puis transformer les extraits sous forme de granulés solides que nous emporterons chez nous pour les étudier. Nous pourrons ensuite soumettre ces échantillons à une analyse chimique détaillée pour mieux comprendre le large spectre de réponse en hypergravité de la farine d’eau.
Une fois que la farine d’eau a subi son étude d’hypergravité, l’équipe de l’Université Mahidol l’a ensuite examinée directement, avant de transformer les extraits sous forme de granulés solides à emporter chez eux pour les étudier. Crédit : Université Mahidol-T. Tulyananda
Tout en utilisant le LDC, l’équipe a également pleinement utilisé les installations du laboratoire d’instrumentation des sciences physiques et de survie de l’ESA 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 destruction des globules rouges humains.
