Mycologie spatiale : cultiver des champignons dans l’espace

La conquête de l’espace a toujours suscité un grand intérêt et une fascination pour l’humanité. Alors que nous continuons d’explorer les possibilités d’établir des colonies sur d’autres planètes et de prolonger les missions spatiales, un élément clé pour assurer la survie des astronautes est la capacité de produire de la nourriture et des ressources essentielles. Parmi les diverses options envisagées, la culture des champignons dans l’espace offre des perspectives prometteuses pour l’avenir de l’exploration spatiale. En tant qu’organismes résilients et polyvalents, les champignons peuvent jouer un rôle crucial dans la création d’écosystèmes autonomes pour soutenir la vie humaine au-delà de la Terre.

Nous aborderons les avantages de la culture des champignons dans l’espace en termes d’apport nutritionnel, de recyclage des déchets et de production de biomasse, ainsi que d’applications médicales. Ensuite, nous explorerons les défis auxquels les chercheurs et les ingénieurs sont confrontés lorsqu’il s’agit de cultiver des champignons en microgravité, tels que l’adaptation aux conditions de l’espace, la gestion des ressources et la sécurité des cultures. Enfin, nous mettrons en lumière les réussites et les projets en cours dans le domaine de la culture des champignons spatiaux, en soulignant les innovations technologiques et les perspectives d’avenir pour la colonisation de la Lune et de Mars, ainsi que pour l’exploration spatiale à long terme.

Les avantages de la culture des champignons dans l’espace

Apport nutritionnel

Évidemment, les astronautes sont bien nourris dans l’espace. Mais les produits frais ont une durée de vie courte et leurs stockages peuvent être consommateurs d’énergie.

La production de champignon serait une source précieuse de nutriments essentiels, notamment les protéines, les vitamines (comme la vitamine D et les vitamines du groupe B) et les minéraux (tels que le potassium, le phosphore et le sélénium). Ils présentent également une faible teneur en calories, en graisses et en cholestérol, ce qui en fait une option alimentaire saine et nutritive pour les astronautes lors de missions spatiales prolongées.

En 2020, une expérience connue sous le nom de « BioNutrients » a été lancée à bord de l’ISS (la Station spatiale internationale) pour explorer la possibilité de produire des nutriments alimentaires à partir de champignons en microgravité. Cette expérience, menée par la NASA, visait à déterminer si le champignon Fusarium oxysporum pourrait être utilisé pour produire des nutriments alimentaires pour les futurs astronautes en mission de longue durée.

La nutrition à partir de champignons dans l’espace pourrait donc servir de complément alimentaire aux astronautes, leur fournissant des nutriments essentiels pour maintenir une bonne santé. De plus, la diversité des espèces de champignons offre une variété de textures et de saveurs qui peuvent aider à rompre la monotonie des repas spatiaux et à améliorer le bien-être psychologique des astronautes.

Recyclage des déchets et production de biomasse

Les champignons sont capables de décomposer les déchets organiques et de les convertir en nutriments. Dans un environnement spatial fermé, cette capacité peut être exploitée pour recycler les déchets produits par les astronautes, comme les restes de nourriture et les déchets végétaux, en les transformant en substrats nutritifs pour la croissance de nouvelles cultures fongiques.

Les déchets ligneux pourraient être utilisés pour la culture des décomposeurs primaires, comme les pleurotes ou les shiitakés, et les déchets compostables, pour la culture des décomposeurs secondaires, comme les champignons de Paris.

La biomasse fongique peut être également utilisée pour développer de nouveaux matériaux et technologies adaptés aux conditions spatiales.

Une étude spatiale de 2020 a montré que le champignon Aspergillus niger pourrait être utilisé pour le biomining, c’est le processus d’extraction de minéraux précieux à partir de matériaux bruts, ce qui pourrait être utile pour exploiter les ressources sur d’autres planètes. De plus, avec ce champignon, la mycoremédiation, l’utilisation de champignons pour décomposer ou séquestrer les contaminants dans l’environnement, pourrait être une technique utile pour gérer les contaminants dans un environnement spatial.

Applications médicales

Les champignons sont connus pour produire une variété de composés bioactifs, dont certains possèdent des propriétés antibiotiques et antivirales. En cultivant des champignons dans l’espace, les chercheurs peuvent étudier la production de ces composés dans des conditions de microgravité et explorer leur potentiel pour lutter contre les infections et les maladies qui pourraient survenir lors de missions spatiales.

En soi, une production de médicament local.

Protection station

Une étude de 2020, menée à bord de la Station spatiale internationale a montrée que les champignons radiotrophes, en particulier le Cladosporium sphaerospermum, peuvent réduire significativement les effets des rayonnements ionisants dans l’espace. Un bouclier de champignons d’une épaisseur de 1,7 mm a dévié les rayonnements de 2,42 %, démontrant un potentiel cinq fois supérieur à celui du groupe témoin. Une couche d’environ 21 cm de champignons pourrait dévier de manière significative le rayonnement sur Mars, offrant une solution possible pour la protection des astronautes.

Les défis de la culture des champignons en microgravité

Adaptation aux conditions de l’espace

La microgravité présente un défi majeur pour la culture des champignons, car elle peut affecter leur croissance et leur développement. Les organismes doivent s’adapter aux conditions de faible gravité, ce qui peut entraîner des modifications de la morphologie, de la physiologie et du métabolisme des champignons. Les chercheurs doivent étudier ces changements pour comprendre comment les optimiser et assurer une croissance saine et productive des cultures fongiques.

En 1999, à été mener sur Coprinus cinereus. Lorsqu’il est soumis à une rotation sur un clinostat (un appareil utilisé pour simuler la microgravité), son développement est interrompu à l’étape du primordium. Cela suggère que la gravité normale est nécessaire pour passer de la phase immature à la phase de maturation du corps fructifère. Cette expérience a donc montré que tous les champignons ne pouvez pas être mis en culture en condition de microgravité.

Ensuite, il y a eu l’expérience Fungus réalisée à bord de la Station spatiale internationale (ISS) en 2012. Des champignons de l’espèce Pleurotus ostreatus ont été cultivés dans des boîtes spéciales équipées de capteurs pour surveiller leur croissance et leur développement en apesanteur. L’objectif était de comprendre comment l’apesanteur affecte la formation des structures cellulaires des champignons.

Comme sur terre, pour cultiver des champignons dans l’espace, il est essentiel de contrôler avec précision les conditions environnementales telles que la température, l’humidité et l’éclairage. Les systèmes de culture doivent être conçus pour maintenir ces paramètres à des niveaux optimaux, ce qui peut être un vrai défi dans un environnement spatial où les ressources énergétiques et matérielles sont limitées.

Gestion des ressources

L’eau et les nutriments sont essentiels à la croissance des champignons. Toutefois, dans l’espace, l’approvisionnement en eau et en nutriments est limité et coûteux. Les systèmes de culture doivent donc être conçus pour utiliser ces ressources de manière efficace et durable, en recourant par exemple à des systèmes de recyclage de l’eau et des déchets organiques qui serait réintégré pour fabriquer le substrat des champignons.

La culture des champignons dans l’espace nécessite de l’énergie pour maintenir les conditions environnementales optimales et pour alimenter les systèmes de contrôle et de surveillance. La réduction de la consommation d’énergie est un défi important, car les ressources énergétiques disponibles dans l’espace sont limitées et précieuses. Par exemple, les phases de colonisation et de fructification nécessitent un différentiel de température chez la majorité des espèces, dans l’idéale, les champignons choisis devraient pouvoir fructifier sans ce différentiel de température pour finalement économiser de l’énergie.

Les chercheurs et les ingénieurs doivent donc développer des technologies écoénergétiques pour minimiser la consommation d’énergie tout en assurant des conditions de croissance adéquates pour les bonnes souches de champignons.

Après le but ultime à attendre avec la gestion de ressource serait de créer un écosystème en boucle fermé dans lequel les déchets deviennent des nutriments. Mais pour créer ce type de système, il faudra inclure d’autres organismes que des champignons et des astronautes, par exemple en utilisant également des plantes.

Sécurité et contrôle des cultures

La culture des champignons dans l’espace comporte des risques de contamination et d’infections, à la fois pour les cultures fongiques et pour les astronautes. Il est crucial de mettre en place des protocoles stricts de stérilisation et de contrôle pour éviter la propagation de pathogènes et d’assurer la sécurité des cultures et donc l’approvisionnement de l’équipage.

Après un avantage de la culture des champignons, c’est que même s’il y a des échecs, une nouvelle culture peut être mise en place très rapidement.

La culture des fungis dans l’espace nécessite tous de même une surveillance constante et une maintenance régulière des systèmes de culture. La mise en place de systèmes de surveillance automatisés et d’intelligence artificielle peut aider à faciliter cette tâche et à réduire la charge de travail des astronautes.

La surveillance devrait également inclure l’analyse des données sur la croissance, le développement et la production de métabolites des champignons cultivés. Ces informations permettront d’améliorer les méthodes de culture, d’identifier les conditions optimales pour la production de biomasse nutritive et de composés bioactifs et d’adapter les stratégies de culture en fonction des besoins spécifiques des missions spatiales.

Innovations et futur de la culture des champignons spatiaux

Innovations technologiques

L’un des principaux domaines d’innovation dans la culture des champignons spatiaux concerne le développement de systèmes de culture avancés et automatisés. Ces systèmes permettent de contrôler avec précision les conditions environnementales, de surveiller la croissance des champignons et d’assurer la sécurité des cultures. L‘intégration de l’intelligence artificielle et de la robotique dans ces systèmes peut contribuer à optimiser les processus de culture et à réduire la charge de travail des astronautes.

L’ingénierie génétique et épigénétique offre des possibilités intéressantes pour améliorer les espèces de champignons cultiver dans l’espace. En modifiant génétiquement, ou en sélectionnant simplement les champignons pour qu’ils s’adaptent mieux aux conditions spatiales, il est possible d’optimiser leur croissance et leur développement, ainsi que leur production de biomasse et de métabolites. Cette approche pourrait également permettre de créer des champignons plus résistants aux pathogènes et aux conditions environnementales extrêmes.

Perspectives d’avenir pour la culture des champignons dans l’espace

Les champignons pourraient jouer un rôle important dans la colonisation de la Lune et de Mars, en contribuant à la création de systèmes de vie autonomes. Ils pourraient être utilisés pour recycler les déchets organiques, produire de la nourriture et des médicaments, et même pour aider à la construction d’habitats en utilisant la biomasse fongique comme matériau de construction.

La mise en place d’un système de culture fermé permettrait d’assurer l’alimentation sur place de manière autonome. Comme je vous le disais, les substrats de culture utilisés par les champignons pourraient également servir de matière première pour la culture de végétaux, qui eux même seraient mangés par les astronautes. Les déchets de végétaux pourraient servir à la culture de champignons décomposeurs primaires, et les déchets produits par les astronautes pourraient servir à la confection d’un compost pour la culture de champignons décomposeurs secondaire.

Le développement réussi de la culture des champignons dans l’espace nécessitera une coopération internationale et interdisciplinaire entre les experts en mycologie, en voyage spatial, en biologie, en ingénierie et dans d’autres domaines connexes. Cette collaboration permettra de partager les connaissances, les ressources et les technologies, et d’accélérer les avancées dans la compréhension et l’application des champignons à l’espace.

Conclusion

La culture des champignons dans l’espace présente un potentiel considérable pour soutenir l’exploration et la colonisation spatiales à long terme. Les réussites et les projets en cours dans ce domaine montrent que les défis de la culture des champignons en microgravité peuvent être surmontés grâce à la recherche, à l’innovation et à la collaboration. Les perspectives d’avenir sont prometteuses, avec des opportunités pour les champignons de jouer un rôle crucial dans la vie autonome sur la Lune, Mars et au-delà, ainsi que dans l’exploration spatiale à long terme en tant que source de nourriture et de médicaments.

Merci d’avoir lu cet article sur la culture des champignons dans l’espace ! N’hésitez pas à le partager s’il vous a plu :).