Mycologie spatiale : cultiver des champignons dans l’espace

La conquĂŞte de l’espace a toujours suscitĂ© un grand intĂ©rĂŞt et une fascination pour l’humanitĂ©. Alors que nous continuons d’explorer les possibilitĂ©s d’Ă©tablir des colonies sur d’autres planètes 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 rĂ´le crucial dans la crĂ©ation d’Ă©cosystèmes 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 lumière 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 ĂŞtre 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 ĂŞtre 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 espèces 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-ĂŞtre psychologique des astronautes.

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

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 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 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 entraĂ®ner 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 suggère que la gravitĂ© normale est nĂ©cessaire pour passer de la phase immature Ă  la phase de maturation du corps fructifère. Cette expĂ©rience a donc montrĂ© que tous les champignons ne pouvez pas ĂŞtre 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’espèce Pleurotus ostreatus ont Ă©tĂ© cultivĂ©s dans des boĂ®tes 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 contrĂ´ler avec prĂ©cision les conditions environnementales telles que la tempĂ©rature, l’humiditĂ© et l’Ă©clairage. Les systèmes de culture doivent ĂŞtre conçus pour maintenir ces paramètres Ă  des niveaux optimaux, ce qui peut ĂŞtre un vrai dĂ©fi dans un environnement spatial oĂą 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 systèmes de culture doivent donc ĂŞtre conçus pour utiliser ces ressources de manière efficace et durable, en recourant par exemple Ă  des systèmes 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 systèmes de contrĂ´le 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 espèces, 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.

Après le but ultime Ă  attendre avec la gestion de ressource serait de crĂ©er un Ă©cosystème en boucle fermĂ© dans lequel les dĂ©chets deviennent des nutriments. Mais pour crĂ©er ce type de système, 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 contrôle 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 contrĂ´le pour Ă©viter la propagation de pathogènes et d’assurer la sĂ©curitĂ© des cultures et donc l’approvisionnement de l’Ă©quipage.

Après un avantage de la culture des champignons, c’est que mĂŞme s’il y a des Ă©checs, une nouvelle culture peut ĂŞtre mise en place très rapidement.

La culture des fungis dans l’espace nĂ©cessite tous de mĂŞme une surveillance constante et une maintenance rĂ©gulière des systèmes de culture. La mise en place de systèmes de surveillance automatisĂ©s et d’intelligence artificielle peut aider Ă  faciliter cette tâche et Ă  rĂ©duire 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 dĂ©veloppement de systèmes de culture avancĂ©s et automatisĂ©s. Ces systèmes permettent de contrĂ´ler 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 systèmes 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 système 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 espèces 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 pathogènes et aux conditions environnementales extrĂŞmes.

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

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

La mise en place d’un système de culture fermĂ© permettrait d’assurer l’alimentation sur place de manière autonome. Comme je vous le disais, les substrats de culture utilisĂ©s par les champignons pourraient Ă©galement servir de matière première pour la culture de vĂ©gĂ©taux, qui eux mĂŞme 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 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.

illustration d’une ville fongique sur une autre planète

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 ĂŞtre surmontĂ©s grâce 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 rĂ´le 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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