Après la catastrophe nucléaire de Tchernobyl en 1986, les scientifiques s’attendaient à découvrir une zone morte où presque aucune vie ne pourrait survivre. À leur grande surprise, ils ont trouvé des formes de vie capables d’adaptation, dont un champignon noir courant nommé Cladosporium sphaerospermum.
Bien que les chercheurs connaissent ce champignon depuis plus d’un siècle, son comportement à Tchernobyl a suscité un vif intérêt. Il ne se contentait pas de tolérer la radiation, mais semblait plutôt croître vers celle-ci, colonisant les surfaces où les niveaux d’exposition étaient les plus élevés.
Cladosporium sphaerospermum et l’espace
Cela représente une excellente nouvelle pour les astronautes. Les voyages dans l’espace posent un problème invisible sur les photos : la radiation.
Hors du champ magnétique protecteur de la Terre, des particules énergétiques frappent les vaisseaux spatiaux et les occupants. Ces particules peuvent endommager l’ADN, augmentant ainsi les risques pour la santé à long terme.
Les ingénieurs peuvent ajouter des protections, mais chaque kilogramme supplémentaire entraîne un coût en poids lors des lancements. Les planificateurs de missions doivent donc naviguer judicieusement entre sécurité et poids.
Certaines recherches ont commencé à explorer une question différente : et si un organisme vivant pouvait devenir un bouclier contre la radiation auto-renouvelable ?
Cette idée se concentre sur le champignon sombre Cladosporium sphaerospermum, un des “champignons noirs” qui produisent beaucoup de mélanine.
Chez les humains, la mélanine aide à protéger les cellules contre les UV. Pour ces champignons, les scientifiques pensent que la mélanine pourrait également réduire les dommages causés par la radiation ionisante.
La radiation ionisante possède suffisamment d’énergie pour déranger les atomes et déclencher des réactions chimiques nuisibles.
Certains champignons présents dans des lieux très radioactifs sur Terre montrent même un “radiotropisme positif,” ce qui signifie qu’ils semblent croître vers la radiation.
Les chercheurs parlent également de “radiotrophie” pour désigner l’idée selon laquelle la radiation pourrait alimenter le métabolisme de l’organisme, bien que cela reste controversé et difficile à prouver.
Module CubeLab sur l’ISS
Les chercheurs ont envoyé le champignon à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) dans un module CubeLab autonome.
Bien que l’ISS orbite dans une partie de la protection magnétique de la Terre, elle reçoit néanmoins plus de radiation qu’au sol.
Le module contenait deux Raspberry Pi, une caméra avec source de lumière, des capteurs de température et d’humidité, ainsi que deux capteurs de radiation.
Une boîte de Pétri divisée abritait les échantillons. Une moitié contenait de l’agar de dextrose de pomme de terre avec le champignon, tandis que l’autre moitié était sans champignon, servant de contrôle négatif intégré.
Radiation spatiale sur l’ISS
Un capteur de radiation était installé sous chaque moitié de la boîte, permettant aux deux capteurs d’observer presque les mêmes matériaux. Seule une moitié développait une couche de biomasse fongique.
Cette configuration était importante car la radiation autour de l’ISS varie au cours de son orbite.
Les capteurs étaient également positionnés de manière à faire face à l’opposé de la Terre pour minimiser l’interférence de la planète et de la structure de la station.
Cladosporium sphaerospermum en croissance
L’équipe a maintenu les plaques inoculées au frais, à environ 4°C, pour ralentir la croissance du champignon avant les observations. Sur l’ISS, le système prenait des photos toutes les 30 minutes pendant 576 heures, enregistrant plus de mille images. Il mesurait également fréquemment la température et l’humidité, loguant les comptes de radiation environ toutes les 1,5 minutes.
La durée totale de l’expérience était d’environ 622,5 heures, avec des capteurs de radiation enregistrant des dizaines de milliers de détections.
Pour mesurer la croissance sans toucher à la boîte, les chercheurs ont analysé les images et considéré les changements de luminosité comme un indicateur de la surface fongique couverte par l’agar.
Ils ont ensuite converti ces données en une échelle de “densité optique relative” de zéro à un, les contrôles au sol ayant des variations de température similaires et utilisant la même méthode photographique.
Cependant, ils n’avaient pas l’environnement spatial, soulevant la question : le champignon a-t-il crû différemment dans l’espace que sur Terre ?
Ce que les données de croissance suggèrent
À l’intérieur du matériel sur l’ISS, la température a rapidement augmenté, se stabilisant ensuite autour de 31,5°C. Dans ces conditions, le champignon a rapidement couvert l’agar.
En modélisant la courbe de croissance, les chercheurs ont estimé que le taux de croissance en orbite était environ 1,21 fois plus élevé que celui sur Terre, soit environ 21 % d’augmentation.
Les scientifiques ont interprété ce schéma comme une réponse potentiellement “radioadaptive.” La radiation pourrait influencer la croissance, mais la microgravité modifie également la circulation des fluides et les interactions cellulaires.
Capteurs de radiation de l’ISS
Les capteurs de radiation ne fonctionnent pas comme les dosimètres que l’on entend souvent dans l’imagerie médicale. Ils mesurent les événements ionisants, mais ne fournissent pas directement une valeur de dose en millisieverts.
Étant tous deux placés sous la même boîte simultanément, le design permettait une comparaison directe.
Tout au long de l’expérience, le capteur sous le côté fongique a enregistré légèrement moins de comptes par minute que celui sous le contrôle, respectivement environ 147 contre 151.
La différence variait également avec le temps. Au début, les capteurs étaient presque synchronisés car la couche fongique semblait encore fine. Plus tard, après la formation d’une couche stable, un écart s’est créé.
Importance de la mélanine et de l’eau
La mélanine est au cœur de l’hypothèse. La radiation peut produire des molécules réactives, et la mélanine peut absorber l’énergie, aidant ainsi à neutraliser certains des dommages chimiques de ces molécules.
En outre, l’étude souligne une leçon simple sur les matériaux : les substances riches en hydrogène ralentissent souvent certains types de radiation spatiale, notamment les protons et neutrons énergétiques.
La biomasse vivante contient beaucoup d’eau, qui elle-même renferme un fort pourcentage d’hydrogène. Cela signifie qu’une épaisse couche de matériau biologique humide pourrait parfois agir comme un bouclier efficace, même avant de considérer les propriétés de la mélanine.
Les auteurs ont décrit cet effet de protection avec prudence, insistant sur le fait que cela dépend du type de particules, de leur énergie, de l’épaisseur et de la géométrie du matériau.
Les rayons cosmiques énergétiques peuvent également créer des particules secondaires lorsqu’ils frappent un bouclier, d’où la nécessité de mesures précises avant d’envisager toute solution.
Limitations de l’expérience
Cette étude était un test de principe avec un petit échantillon, ce qui limite la capacité à généraliser les résultats.
Le champignon a poussé dans une boîte de Pétri scellée avec de l’agar, rendant difficile l’identification de tous les facteurs contributifs possibles.
En outre, l’expérience ne démontre pas en termes forts le concept de “radiosynthèse”, où le champignon tirerait son énergie de la radiation, à la façon dont les plantes tirent leur énergie de la lumière du soleil.
Des recherches futures pourraient utiliser des capteurs plus puissants et des essais répétés pour vérifier la stabilité de cet effet dans diverses conditions.
L’avenir de Cladosporium sphaerospermum
Le concept de bouclier vivant s’inscrit dans l’idée de l’utilisation des ressources sur place (ISRU), selon laquelle les astronautes devraient fabriquer des matériaux utiles sur place plutôt que de les transporter depuis la Terre.
Un champignon comme Cladosporium sphaerospermum pourrait partir d’un petit échantillon, croître en une couche plus épaisse et se réparer après des dommages, du moins en théorie.
Les auteurs évoquent également la possibilité de combiner des biomasses fongiques ou de la mélanine avec des matériaux locaux, tels que le sol lunaire ou martien, pour créer des “composites vivants” pouvant avoir des rôles structurels et protecteurs.
Les concepteurs de vaisseaux spatiaux empilent déjà différentes protections, incluant la planification des trajectoires, le suivi de l’activité solaire, et des zones de refuge pour gérer les éruptions solaires intenses.
Si elle s’avère fiable, une couche biologique pourrait constituer une autre option dans cette stratégie globale.
Cette étude complète a été publiée dans le journal Frontiers in Microbiology.
Points à retenir
- Tchernobyl a révélé des formes de vie capables de s’adapter à des niveaux de radiation élevés.
- Cladosporium sphaerospermum pourrait offrir une approche innovante pour protéger les astronautes contre la radiation.
- Les différences de croissance observées dans l’espace soulignent l’importance des conditions environnementales sur les organismes vivants.
- La mélanine joue un rôle clé en tant que potentiel bouclier contre la radiation.
- Les travaux futurs devront confirmer ces résultats avec des expérimentations plus larges.
En dernier lieu, il est fascinant d’imaginer comment un organisme aussi simple qu’un champignon pourrait potentiellement révolutionner notre approche de la protection spatiale. Ce type de recherche ouvre un dialogue passionnant sur notre capacité à tirer parti des ressources naturelles dans des environnements hostiles. Évoquer une symbiose entre la biologie et la technologie pourrait bien être la clef de nos futures explorations spatiales. Qui sait, un jour peut-être, ces champignons pourraient devenir nos précieux alliés dans l’inconnu de l’espace.