L'astronaute Steve Swanson récolte une partie de la récolte en juin 2014. Crédit :NASA
Des cultures nutritives et sûres seraient un complément alimentaire pour aider les missions spatiales à longue distance.
Les astronautes dans l'espace vivent de rations spatiales transformées et préemballées telles que des fruits, des noix, du chocolat, des cocktails de crevettes, du beurre de cacahuète, du poulet et du bœuf, pour n'en nommer que quelques-uns. Ceux-ci ont souvent été stérilisés par chauffage, lyophilisation ou irradiation pour les faire durer et un défi majeur pour l'agence spatiale américaine NASA a été de comprendre comment cultiver des aliments frais et sûrs à bord.
Dans une nouvelle étude publiée dans Frontiers in Plant Science , le Dr Christina Khodadad, chercheuse au Kennedy Space Center, et les co-auteurs rapportent la culture réussie d'une salade - la laitue romaine rouge du cultivar "Outredgeous" - à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Ils montrent que la laitue cultivée dans l'espace est exempte de microbes pathogènes et sans danger pour la consommation, et qu'elle est au moins aussi nutritive que les plantes cultivées sur Terre. Ceci en dépit d'être cultivé sous une gravité plus faible et un rayonnement plus intense que sur Terre.
Les astronautes Scott Kelly et Kjell Lindgren goûtent la laitue cultivée à bord de l'ISS en août 2014. Crédit :NASA
Outre un changement de régime alimentaire bienvenu, les produits frais fourniraient aux astronautes du potassium supplémentaire ainsi que des vitamines K, B1 et C – des nutriments moins abondants dans les rations préemballées et qui ont tendance à se dégrader lors d'un stockage à long terme. De plus, la culture de cultures serait particulièrement utile pour les missions spatiales longue distance, comme les prochaines missions Artemis-III (prévues pour débarquer des humains sur le pôle sud lunaire d'ici 2024), le programme SpaceX actuel et la première mission en équipage de la NASA vers Mars, prévue pour la fin des années 2020.
«La capacité de cultiver des aliments dans un système durable et sans danger pour la consommation de l'équipage deviendra critique à mesure que la NASA se dirigera vers des missions plus longues. Les légumes-feuilles de type salade peuvent être cultivés et consommés frais avec peu de ressources », explique Khodadad.
Entre 2014 et 2016, de la laitue a été cultivée à bord de l'ISS à partir de semences stérilisées en surface dans des systèmes de production de légumes (surnommés "Veggie"), des chambres de croissance équipées d'un éclairage LED et d'un système d'arrosage, spécialement conçues pour faire pousser des cultures dans l'espace. Les cultures ont poussé sans être dérangées à l'intérieur des unités Veggie pendant 33 à 56 jours, jusqu'à ce que les membres de l'équipage aient mangé une partie des feuilles matures (sans effets nocifs !). Le reste a été congelé jusqu'à ce qu'il soit renvoyé sur Terre pour analyse chimique et biologique.
L'astronaute Shane Kimbrough devant la chambre "Veggie" de l'ISS en novembre 2016. Crédit :NASA
À titre de contrôle, les scientifiques ont cultivé des plantes témoins sur Terre dans les mêmes conditions, ce qui était possible car les données de température, de dioxyde de carbone et d'humidité étaient enregistrées à bord de l'ISS et reproduites dans les laboratoires du Kennedy Space Center avec un délai de 24 à 48 heures.
La laitue cultivée dans l'espace avait une composition similaire à celle des témoins cultivés sur Terre, sauf que dans certains essais (mais pas tous), les tissus végétaux cultivés dans l'espace avaient tendance à être plus riches en éléments tels que le potassium, le sodium, le phosphore, le soufre et le zinc. ainsi que dans les phénoliques, molécules à l'activité antivirale, anticancéreuse et anti-inflammatoire prouvée. La laitue cultivée dans l'espace et sur Terre avait également des niveaux similaires d'anthocyanes et d'autres antioxydants, qui peuvent protéger les cellules contre les dommages causés par les radicaux libres réactifs de l'oxygène.
Les chercheurs ont également examiné les communautés microbiennes qui poussent sur les plantes. Les plantes terrestres typiques abritent un ensemble diversifié de microbes. Il peut s'agir d'invités spécialisés et bénéfiques appelés commensaux (qui ne nuisent ni ne profitent à leur hôte) ou d'associés au hasard. Parce que ceux-ci peuvent affecter la santé des plantes et leur aptitude à l'alimentation, les chercheurs ont utilisé la technologie de séquençage d'ADN de nouvelle génération pour caractériser les communautés de champignons et de bactéries qui poussent sur la laitue.
Ils ont identifié les 15 genres microbiens les plus abondants sur les feuilles et 20 dans les racines, et ont constaté que la diversité et l'identité de ces microbes étaient similaires pour la laitue cultivée dans l'espace et sur Terre. Cette similitude était surprenante, compte tenu des conditions uniques dans l'ISS :les scientifiques s'attendaient plutôt à ce que celles-ci favorisent le développement de communautés microbiennes distinctes.
Il est important de noter qu'aucun des genres de bactéries détectés n'est connu pour causer des maladies chez l'homme. D'autres tests ont confirmé que les feuilles ne portaient jamais de bactéries dangereuses connues pour contaminer occasionnellement les cultures, telles que les coliformes E. coli, Salmonella et S. aureus, tandis que le nombre de spores fongiques et de moisissures était également dans la plage normale pour l'ajustement des produits. pour la consommation humaine.
Les auteurs concluent que la laitue cultivée dans des unités Veggie spatiales est sans danger pour la consommation. Ces résultats encourageants ouvrent la porte à des expériences avec d'autres cultures nutritives et savoureuses à bord de la station spatiale, pour aider à propulser les astronautes plus loin dans l'espace.
"La Station spatiale internationale sert de banc d'essai pour les futures missions de longue durée, et ces types de tests de croissance des cultures contribuent à élargir la suite de candidats qui peuvent être cultivés efficacement en microgravité. Les futurs tests étudieront d'autres types de cultures feuillues ainsi que de petits fruits comme le poivron et les tomates, pour aider à fournir des produits frais supplémentaires pour le régime alimentaire des astronautes », conclut le co-auteur Dr Gioia Massa, scientifique du projet au Kennedy Space Center.
Référence :"Analyse microbiologique et nutritionnelle des cultures de laitue cultivées sur la Station spatiale internationale" par Christina L. M. Khodadad, Mary E. Hummerick, LaShelle E. Spencer, Anirudha R. Dixit, Jeffrey T. Richards, Matthew W. Romeyn, Trent M. Smith, Raymond M. Wheeler et Gioia D. Massa, 6 mars 2020, Frontiers in Plant Science .
DOI :10.3389/fpls.2020.00199
