Par Karya Naz Balkiz
Des expériences révolutionnaires menées par des scientifiques turcs sur Terre et dans l'espace pourraient être la clé des espoirs de l'humanité de coloniser d'autres corps célestes - la proverbiale conquête de la dernière frontière dans un avenir proche.
La Schrenkiella parvula, une espèce végétale qui pousse dans la région du lac salé de Türkiye, est au cœur de l'une de ces expériences.
"La vie humaine dépend fondamentalement de la vie végétale, de l'oxygène. Si nous voulons établir des colonies dans l'espace, nous devons apporter des plantes pour soutenir notre existence", explique le professeur associé Rengin Ozgur Uzilday, qui dirige l'expérience EXTREMOPHYTE de Türkiye.
"Pour cela, nous avons besoin de plantes capables de survivre dans des conditions extraterrestres", explique-t-elle à TRT World.
Dans le cadre de la mission Artemis, la NASA prévoit de construire une communauté humaine à long terme sur la Lune. De là, elle espère "ouvrir la voie vers Mars et au-delà".
Cependant, le sol de ces corps célestes, appelé "régolithe", est complètement différent du sol terrestre - il n'abrite pas la vie et ses composants sont complètement différents, ce qui le rend pratiquement inhabitable, explique Ozgur Uzilday.
La couche externe de Mars, par exemple, est toxique. Selon les données recueillies par les rovers et les orbiteurs, elle est marquée par des niveaux extrêmes de sel, d'aluminium, de silicium et de magnésium et contient d'autres éléments chimiques, dont le chrome et le bore.
C'est là que les scientifiques turcs sont intervenus.
"Nous avons suggéré que certaines plantes de certaines régions de la Terre, où l'on observe des conditions extrêmes, peuvent également pousser sur ces régolithes et réussir à germer et à faire de la photosynthèse", explique Ozgur Uzilday.
L'une de ces plantes "extrémophytes" est Schrenkiella parvula, qui a évolué pour prospérer dans les conditions extrêmes de son habitat local, dans et autour du lac salé en Anatolie centrale.
Elle peut absorber et stocker le sel dans ses cellules et prospère même dans l'eau de mer, supportant jusqu'à 600 millimoles de salinité, la mesure scientifique de la concentration chimique dans les liquides.
Cette plante tolérante au sel - scientifiquement appelée "halophyte" - peut également supporter le lithium, le chrome, le bore et le magnésium, ce qui la rend capable de pousser dans des sols toxiques pour la plupart des plantes, et en fait un candidat de choix pour l'agriculture spatiale.
Mais il n'y a pas que les composants des régolithes qui comptent. L'une des variables qui ne peut être testée sur Terre est de savoir si ces plantes peuvent pousser en l'absence de gravité.
"La première chose à faire était donc d'observer si cette plante pouvait survivre en microgravité", explique Ozgur Uzilday.
Une partie de l'expérience a été menée à bord de la Station spatiale internationale par le premier astronaute turc, Alper Gezeravci, qui a passé 18 jours dans l'espace en février dernier.
L'espace contre la Terre
"Notre expérience sur l'ISS a montré que la plante peut survivre et se développer sous un stress salin dans un environnement de microgravité, et même germer directement à partir de la graine sous l'effet de la salinité", explique-t-elle.
Au cours d'une période de croissance de huit jours, les échantillons ont développé leurs premières feuilles et formé des racines, dépassant ainsi les attentes quant à la performance de la plante, ajoute-t-elle.
À l'approche de son retour, M. Gezeravci a récolté les échantillons de Schrenkiella parvula et les a conservés dans une solution fixatrice qui a congelé les tissus et le génome de la plante à moins 80 degrés Celsius pour le voyage de retour. Les échantillons sont arrivés à l'université d'Ege le 29 février.
L'équipe d'Ozgur Uzilday a également reproduit l'expérience de l'ISS sur Terre afin d'examiner comment l'environnement spatial affecterait différemment les plantes. Ils analysent actuellement les échantillons prélevés dans l'ISS par rapport à ceux cultivés sur Terre.
"Les gens attendent avec enthousiasme que nous révélions que nous avons examiné les différences. Mais ce que nous voulons vraiment observer, c'est qu'il n'y aura aucun changement. Ces plantes prospèrent déjà ici sur Terre, nous voulons donc obtenir les mêmes résultats avec nos échantillons provenant de l'ISS", explique Ozgur Uzilday.
Jusqu'à présent, les chercheurs n'ont pas constaté de changements majeurs par rapport aux échantillons prélevés sur Terre. Une différence notable réside dans le fait qu'en microgravité, les plantes ont développé leurs racines d'une manière assez particulière.
"Dans des conditions terrestres, lorsqu'une graine germe, elle déplace ses racines dans le sens de la gravité et ses tiges vers une source de lumière. Mais cela change radicalement en microgravité, car le sens de la gravité est perdu", explique Ozgur Uzilday.
Dans les prochains jours, son équipe utilisera le séquençage de nouvelle génération pour examiner l'ensemble des séquences d'ADN et d'ARN des échantillons prélevés dans les deux environnements afin de détecter d'éventuelles différences.
Une espèce pionnière
Si elle parvient à maintenir ses tolérances dans des conditions extraterrestres, la Schrenkiella parvula ne se contenterait pas de survivre sur les régolithes, mais modifierait également leur composition et leur densité, créant ainsi un environnement plus favorable à l'épanouissement de nouvelles formes de vie.
"Les niveaux supérieurs des régolithes sont trop denses. Les plantes que nous consommons ne peuvent pas y développer leurs racines. De plus, les régolithes ne peuvent pas retenir l'eau comme le fait le sol", explique Ozgur Uzilday.
Cela constitue un obstacle majeur pour l'agriculture spatiale, surtout si l'on considère la rareté de l'eau sur d'autres corps célestes. "Nous devrions soit transporter de grandes quantités d'eau depuis la Terre, soit la produire dans l'espace, ce qui serait dans les deux cas très coûteux", explique-t-elle.
"Ou bien nous pourrions explorer des moyens de modifier les régolithes eux-mêmes.
Les racines des espèces végétales pionnières sont considérées comme capables de briser physiquement le régolithe et de le pulvériser, facilitant ainsi l'enracinement d'autres plantes tout en augmentant la capacité du régolithe à retenir l'eau, diminuant ainsi la quantité nécessaire à des fins agricoles.
Ce qui reste ensuite, c'est la composition chimique des régolithes. Non seulement les régolithes peuvent être toxiques, mais il est également pratiquement impossible pour les plantes que nous consommons de survivre dans ces environnements en raison de l'absence de matière organique.
"Nous proposons d'utiliser Schrenkiella parvula comme plante de couverture sur les régolithes pour les préparer à nos besoins agricoles", explique Ozgur Uzilday à TRT World.
Se référant à la capacité de la plante à absorber des substances indésirables telles que le sel, le chrome et l'aluminium, elle ajoute que les plantes pourraient alors "être récoltées et brûlées, éliminant ainsi ces substances du régolithe. Elles peuvent ensuite être replantées et compostées pour préparer le sol aux plantes que nous pourrons consommer".
En définitive, la capacité de Schrenkiella parvula à prospérer dans des environnements extrêmes offre une lueur d'espoir quant à la perspective d'une agriculture dans l'espace et témoigne de la résilience de la vie.
Un grand pas en avant
"J'ai suivi des cours de biologie spatiale au milieu des années 2000 et je les enseigne maintenant à mes propres étudiants. Les expériences en microgravité étaient un domaine que nous ne pouvions observer que de loin", se souvient Ozgur Uzilday.
Lorsque l'agence spatiale turque a annoncé qu'elle acceptait des propositions de recherche pour la première mission spatiale avec équipage du pays, ils se sont immédiatement portés candidats.
"Nous étudions la vie, la biologie, mais toute vie sur Terre dépend de la gravité. Il est essentiel pour nous d'étudier si nos découvertes ont un sens dans les environnements de microgravité, pour voir à quel point les organismes vivants changent dans ces conditions", souligne-t-elle.
En coordination avec le Conseil de la recherche scientifique et technologique de Turquie (TUBITAK), ils ont documenté et archivé tous leurs travaux afin de créer une base de données pour l'avenir de la Turquie dans l'espace.
"Nous (les scientifiques turcs) avons fait un grand pas en avant en ayant la possibilité de mener nos propres expériences dans l'espace. Il est passionnant de voir que les scientifiques turcs peuvent désormais contribuer à la littérature.
