Mycologie spatiale : cultiver des champignons dans l’espace

La conquĂȘte de l’espace a toujours suscitĂ© un grand intĂ©rĂȘt et une fascination pour l’humanitĂ©. Alors que nous continuons d’explorer les possibilitĂ©s d’Ă©tablir des colonies sur d’autres planĂštes et de prolonger les missions spatiales, un Ă©lĂ©ment clĂ© pour assurer la survie des astronautes est la capacitĂ© de produire de la nourriture et des ressources essentielles. Parmi les diverses options envisagĂ©es, la culture des champignons dans l’espace offre des perspectives prometteuses pour l’avenir de l’exploration spatiale. En tant qu’organismes rĂ©silients et polyvalents, les champignons peuvent jouer un rĂŽle crucial dans la crĂ©ation d’Ă©cosystĂšmes autonomes pour soutenir la vie humaine au-delĂ  de la Terre.

Nous aborderons les avantages de la culture des champignons dans l’espace en termes d’apport nutritionnel, de recyclage des dĂ©chets et de production de biomasse, ainsi que d’applications mĂ©dicales. Ensuite, nous explorerons les dĂ©fis auxquels les chercheurs et les ingĂ©nieurs sont confrontĂ©s lorsqu’il s’agit de cultiver des champignons en microgravitĂ©, tels que l’adaptation aux conditions de l’espace, la gestion des ressources et la sĂ©curitĂ© des cultures. Enfin, nous mettrons en lumiĂšre les rĂ©ussites 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 Ă  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 durĂ©e de vie courte et leurs stockages peuvent ĂȘtre consommateurs d’Ă©nergie.

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 expĂ©rience connue sous le nom de « BioNutrients » a Ă©tĂ© lancĂ©e Ă  bord de l’ISS (la Station spatiale internationale) pour explorer la possibilitĂ© de produire des nutriments alimentaires Ă  partir de champignons en microgravitĂ©. Cette expĂ©rience, menĂ©e par la NASA, visait Ă  dĂ©terminer si le champignon Fusarium oxysporum pourrait ĂȘtre utilisĂ© pour produire des nutriments alimentaires pour les futurs astronautes en mission de longue durĂ©e.

La nutrition Ă  partir de champignons dans l’espace pourrait donc servir de complĂ©ment alimentaire aux astronautes, leur fournissant des nutriments essentiels pour maintenir une bonne santĂ©. De plus, la diversitĂ© des espĂšces de champignons offre une variĂ©tĂ© de textures et de saveurs qui peuvent aider Ă  rompre la monotonie des repas spatiaux et Ă  amĂ©liorer le bien-ĂȘtre psychologique des astronautes.

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Recyclage des déchets et production de biomasse

Les champignons sont capables de dĂ©composer les dĂ©chets organiques et de les convertir en nutriments. Dans un environnement spatial fermĂ©, cette capacitĂ© peut ĂȘtre exploitĂ©e pour recycler les dĂ©chets produits par les astronautes, comme les restes de nourriture et les dĂ©chets vĂ©gĂ©taux, en les transformant en substrats nutritifs pour la croissance de nouvelles cultures fongiques.

Les dĂ©chets ligneux pourraient ĂȘtre utilisĂ©s pour la culture des dĂ©composeurs primaires, comme les pleurotes ou les shiitakĂ©s, et les dĂ©chets compostables, pour la culture des dĂ©composeurs secondaires, comme les champignons de Paris.

La biomasse fongique peut ĂȘtre Ă©galement utilisĂ©e pour dĂ©velopper de nouveaux matĂ©riaux et technologies adaptĂ©s aux conditions spatiales.

Une Ă©tude spatiale de 2020 a montrĂ© que le champignon Aspergillus niger pourrait ĂȘtre utilisĂ© pour le biomining, c’est le processus d’extraction de minĂ©raux prĂ©cieux Ă  partir de matĂ©riaux bruts, ce qui pourrait ĂȘtre utile pour exploiter les ressources sur d’autres planĂštes. De plus, avec ce champignon, la mycoremĂ©diation, l’utilisation de champignons pour dĂ©composer ou sĂ©questrer les contaminants dans l’environnement, pourrait ĂȘtre une technique utile pour gĂ©rer les contaminants dans un environnement spatial.

Applications médicales

Les champignons sont connus pour produire une variĂ©tĂ© de composĂ©s bioactifs, dont certains possĂšdent des propriĂ©tĂ©s antibiotiques et antivirales. En cultivant des champignons dans l’espace, les chercheurs peuvent Ă©tudier la production de ces composĂ©s dans des conditions de microgravitĂ© 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.

La culture fongique spaciale est un domaine de recherche récent
Illustration d’une culture de champignons dans l’espace

Protection station

Une Ă©tude de 2020, menĂ©e Ă  bord de la Station spatiale internationale a montrĂ©e que les champignons radiotrophes, en particulier le Cladosporium sphaerospermum, peuvent rĂ©duire significativement les effets des rayonnements ionisants dans l’espace. Un bouclier de champignons d’une Ă©paisseur de 1,7 mm a dĂ©viĂ© les rayonnements de 2,42 %, dĂ©montrant un potentiel cinq fois supĂ©rieur Ă  celui du groupe tĂ©moin. Une couche d’environ 21 cm de champignons pourrait dĂ©vier de maniĂšre 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 microgravitĂ© prĂ©sente un dĂ©fi majeur pour la culture des champignons, car elle peut affecter leur croissance et leur dĂ©veloppement. Les organismes doivent s’adapter aux conditions de faible gravitĂ©, ce qui peut entraĂźner des modifications de la morphologie, de la physiologie et du mĂ©tabolisme des champignons. Les chercheurs doivent Ă©tudier ces changements pour comprendre comment les optimiser et assurer une croissance saine et productive des cultures fongiques.

En 1999, Ă  Ă©tĂ© mener sur Coprinus cinereus. Lorsqu’il est soumis Ă  une rotation sur un clinostat (un appareil utilisĂ© pour simuler la microgravitĂ©), son dĂ©veloppement est interrompu Ă  l’Ă©tape du primordium. Cela suggĂšre que la gravitĂ© normale est nĂ©cessaire pour passer de la phase immature Ă  la phase de maturation du corps fructifĂšre. Cette expĂ©rience a donc montrĂ© que tous les champignons ne pouvez pas ĂȘtre mis en culture en condition de microgravitĂ©.

Ensuite, il y a eu l’expĂ©rience Fungus rĂ©alisĂ©e Ă  bord de la Station spatiale internationale (ISS) en 2012. Des champignons de l’espĂšce Pleurotus ostreatus ont Ă©tĂ© cultivĂ©s dans des boĂźtes spĂ©ciales Ă©quipĂ©es de capteurs pour surveiller leur croissance et leur dĂ©veloppement en apesanteur. L’objectif Ă©tait de comprendre comment l’apesanteur affecte la formation des structures cellulaires des champignons.

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Comme sur terre, pour cultiver des champignons dans l’espace, il est essentiel de contrĂŽler avec prĂ©cision les conditions environnementales telles que la tempĂ©rature, l’humiditĂ© et l’Ă©clairage. Les systĂšmes de culture doivent ĂȘtre conçus pour maintenir ces paramĂštres Ă  des niveaux optimaux, ce qui peut ĂȘtre un vrai dĂ©fi dans un environnement spatial oĂč les ressources Ă©nergĂ©tiques et matĂ©rielles sont limitĂ©es.

Gestion des ressources

L’eau et les nutriments sont essentiels Ă  la croissance des champignons. Toutefois, dans l’espace, l’approvisionnement en eau et en nutriments est limitĂ© et coĂ»teux. Les systĂšmes de culture doivent donc ĂȘtre conçus pour utiliser ces ressources de maniĂšre efficace et durable, en recourant par exemple Ă  des systĂšmes de recyclage de l’eau et des dĂ©chets organiques qui serait rĂ©intĂ©grĂ© pour fabriquer le substrat des champignons.

La culture des champignons dans l’espace nĂ©cessite de l’Ă©nergie pour maintenir les conditions environnementales optimales et pour alimenter les systĂšmes de contrĂŽle et de surveillance. La rĂ©duction de la consommation d’Ă©nergie est un dĂ©fi important, car les ressources Ă©nergĂ©tiques disponibles dans l’espace sont limitĂ©es et prĂ©cieuses. Par exemple, les phases de colonisation et de fructification nĂ©cessitent un diffĂ©rentiel de tempĂ©rature chez la majoritĂ© des espĂšces, dans l’idĂ©ale, les champignons choisis devraient pouvoir fructifier sans ce diffĂ©rentiel de tempĂ©rature pour finalement Ă©conomiser de l’Ă©nergie.

Les chercheurs et les ingĂ©nieurs doivent donc dĂ©velopper des technologies Ă©coĂ©nergĂ©tiques pour minimiser la consommation d’Ă©nergie tout en assurant des conditions de croissance adĂ©quates pour les bonnes souches de champignons.

AprĂšs le but ultime Ă  attendre avec la gestion de ressource serait de crĂ©er un Ă©cosystĂšme en boucle fermĂ© dans lequel les dĂ©chets deviennent des nutriments. Mais pour crĂ©er ce type de systĂšme, il faudra inclure d’autres organismes que des champignons et des astronautes, par exemple en utilisant Ă©galement des plantes.

La culture des champignons dans l'espace peut permettre d'offrir une source de nutriments aux astronomes pour de longs voyages
Illustration d’un espace de culture vĂ©gĂ©tale et fongique dans une station spatiale

Sécurité et contrÎle des cultures

La culture des champignons dans l’espace comporte des risques de contamination et d’infections, Ă  la fois pour les cultures fongiques et pour les astronautes. Il est crucial de mettre en place des protocoles stricts de stĂ©rilisation et de contrĂŽle pour Ă©viter la propagation de pathogĂšnes et d’assurer la sĂ©curitĂ© des cultures et donc l’approvisionnement de l’Ă©quipage.

AprĂšs un avantage de la culture des champignons, c’est que mĂȘme s’il y a des Ă©checs, une nouvelle culture peut ĂȘtre mise en place trĂšs rapidement.

La culture des fungis dans l’espace nĂ©cessite tous de mĂȘme une surveillance constante et une maintenance rĂ©guliĂšre des systĂšmes de culture. La mise en place de systĂšmes de surveillance automatisĂ©s et d’intelligence artificielle peut aider Ă  faciliter cette tĂąche et Ă  rĂ©duire la charge de travail des astronautes.

La surveillance devrait Ă©galement inclure l’analyse des donnĂ©es sur la croissance, le dĂ©veloppement et la production de mĂ©tabolites des champignons cultivĂ©s. Ces informations permettront d’amĂ©liorer les mĂ©thodes de culture, d’identifier les conditions optimales pour la production de biomasse nutritive et de composĂ©s bioactifs et d’adapter les stratĂ©gies de culture en fonction des besoins spĂ©cifiques 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 dĂ©veloppement de systĂšmes de culture avancĂ©s et automatisĂ©s. Ces systĂšmes permettent de contrĂŽler avec prĂ©cision les conditions environnementales, de surveiller la croissance des champignons et d’assurer la sĂ©curitĂ© des cultures. L‘intĂ©gration de l’intelligence artificielle et de la robotique dans ces systĂšmes peut contribuer Ă  optimiser les processus de culture et Ă  rĂ©duire la charge de travail des astronautes.

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Les champignons permettraient d'avoir un systÚme de nourriture basé sur le recyclage
Illustration d’un espace de culture de champignon dans une station spatiale

L’ingĂ©nierie gĂ©nĂ©tique et Ă©pigĂ©nĂ©tique offre des possibilitĂ©s intĂ©ressantes pour amĂ©liorer les espĂšces de champignons cultiver dans l’espace. En modifiant gĂ©nĂ©tiquement, ou en sĂ©lectionnant simplement les champignons pour qu’ils s’adaptent mieux aux conditions spatiales, il est possible d’optimiser leur croissance et leur dĂ©veloppement, ainsi que leur production de biomasse et de mĂ©tabolites. Cette approche pourrait Ă©galement permettre de crĂ©er des champignons plus rĂ©sistants aux pathogĂšnes et aux conditions environnementales extrĂȘmes.

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

Les champignons pourraient jouer un rĂŽle important dans la colonisation de la Lune et de Mars, en contribuant Ă  la crĂ©ation de systĂšmes de vie autonomes. Ils pourraient ĂȘtre utilisĂ©s pour recycler les dĂ©chets organiques, produire de la nourriture et des mĂ©dicaments, et mĂȘme pour aider Ă  la construction d’habitats en utilisant la biomasse fongique comme matĂ©riau de construction.

La mise en place d’un systĂšme de culture fermĂ© permettrait d’assurer l’alimentation sur place de maniĂšre autonome. Comme je vous le disais, les substrats de culture utilisĂ©s par les champignons pourraient Ă©galement servir de matiĂšre premiĂšre pour la culture de vĂ©gĂ©taux, qui eux mĂȘme seraient mangĂ©s par les astronautes. Les dĂ©chets de vĂ©gĂ©taux pourraient servir Ă  la culture de champignons dĂ©composeurs primaires, et les dĂ©chets produits par les astronautes pourraient servir Ă  la confection d’un compost pour la culture de champignons dĂ©composeurs secondaire.

Le dĂ©veloppement rĂ©ussi de la culture des champignons dans l’espace nĂ©cessitera une coopĂ©ration internationale et interdisciplinaire entre les experts en mycologie, en voyage spatial, en biologie, en ingĂ©nierie et dans d’autres domaines connexes. Cette collaboration permettra de partager les connaissances, les ressources et les technologies, et d’accĂ©lĂ©rer les avancĂ©es dans la comprĂ©hension et l’application des champignons Ă  l’espace.

illustration d’une ville fongique sur une autre planĂšte

Conclusion

La culture des champignons dans l’espace prĂ©sente un potentiel considĂ©rable pour soutenir l’exploration et la colonisation spatiales Ă  long terme. Les rĂ©ussites et les projets en cours dans ce domaine montrent que les dĂ©fis de la culture des champignons en microgravitĂ© peuvent ĂȘtre surmontĂ©s grĂące Ă  la recherche, Ă  l’innovation et Ă  la collaboration. Les perspectives d’avenir sont prometteuses, avec des opportunitĂ©s pour les champignons de jouer un rĂŽle crucial dans la vie autonome sur la Lune, Mars et au-delĂ , ainsi que dans l’exploration spatiale Ă  long terme en tant que source de nourriture et de mĂ©dicaments.

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