Vers une planète Mars plus verte

Si vous avez vu la production hollywoodienne "The Martian (Seul sur Mars)" ou lu le livre du même titre d'Andy Weir, vous savez que le protagoniste Mark Watney, astronaute et botaniste, bloqué sur la planète rouge, parvient à cultiver sa propre nourriture sur le sol désertique de Mars. Bien qu'elle relève encore du domaine de la science-fiction, cette possibilité a été confirmée par des expériences récentes.

A présent, une équipe de chercheurs du LIST a confirmé ce scénario dans une étude publiée dans la revue Science of The Total Environment et reprise par Gene Lab, le dépôt de données en libre accès de la NASA.

Basée sur des données existantes, qui ont principalement montré que les plantes peuvent pousser sur le sol martien, mais qui manquent d'analyses moléculaires détaillées, cette étude comble cette lacune en apportant une nouvelle compréhension de la physiologie et de la biologie moléculaire des plantes.

Pourquoi faire verdir la planète rouge ?

Si c'est la volonté de survie de Mark Watney qui l'a poussé vers l'agriculture et la production de nourriture dans l'espace, pour les chercheurs d'aujourd'hui, le défi est alimenté par la quête de survie de l'humanité au-delà de notre propre planète.

Cette étude fait suite à la publication actualisée du Global Exploration Roadmap par l’International Space Exploration Coordination Group, dont la vision à long terme est d'étendre et de maintenir la présence humaine dans le système solaire. Dans le cadre de cette vision, il est possible d'imaginer des expéditions humaines vers Mars dès 2040. Si un tel établissement humain dans l'espace devait devenir une réalité, il est impératif que nous trouvions des moyens d'utiliser les ressources in situ ou locales pour répondre à des besoins tels que la nourriture, les matériaux de construction ou les produits pharmaceutiques. C'est là que le rôle des plantes devient crucial.

Les plantes représentent une ressource vitale en raison de leur capacité à produire des substances phytochimiques utiles aux produits pharmaceutiques, de leur potentiel en tant que source de nourriture et de leur capacité à fournir de l'oxygène, qui est essentiel dans les systèmes de survie biorégénératifs.

Cultiver de l'ivraie sur Mars - l'expérience et les perspectives d'avenir

Dans le cadre de leur étude, les chercheurs du groupe Plant Molecular Farming du LIST ont utilisé des graines de l’ivraie - connues pour leur nature omniprésente et leur résistance - et des simulants de régolithe martien en guise de sol. "Nous avons veillé à utiliser de l'eau distillée dans le sol afin d'éviter que des minéraux n'affectent le régolithe", a déclaré Roberto Berni, co-auteur de l'étude. Il s'agissait d'observer l'effet sur les plantes d'un simulant aussi proche que possible du véritable sol martien, qui est pauvre en composants importants pour la croissance des plantes, tels que l'azote réactif.

Les plantes ont été cultivées pendant une période de 14 jours. Au milieu de l'expérience, certaines plantes ont été coupées afin de voir si elles étaient capables de repousser. La coupe a été effectuée pour imiter un scénario hypothétique dans lequel l'herbe est fauchée et replantée.

Les résultats montrent que les plantes, tout comme les humains, sont capables de s'adapter à leur environnement, surtout s'il s'agit d'une question de survie. Malgré quelques signes visibles de stress - tels que la chlorose (jaunissement des tissus foliaires) ou la présence de lacunes (grands espaces non remplis) au niveau des racines - que les chercheurs ont attribués au manque d'eau et d'autres minéraux essentiels, les plantes ont poussé.

Plus prometteur encore, les plantes récoltées à mi-parcours n'ont eu aucun problème à repousser. "Nous émettons également l'hypothèse que, dans ce processus, l'épigénome des plantes a été modifié", a ajouté Roberto. Les données suggèrent que les plantes modifient leur épigénome en réponse au stress, ce qui leur permet probablement de s'adapter à leur environnement."

Roberto estime que cette expérience n'est qu'un début et qu'elle peut déboucher sur d'autres questions de recherche. L'un des aspects qui mériterait d'être étudié serait de voir comment les plantes affectent le sol étranger. Une façon d'y parvenir serait d'analyser les acides organiques que les plantes sécrètent par les racines. En outre, il pourrait être utile de mélanger la biomasse produite avec le sol pour faciliter un deuxième cycle de croissance.
"La recherche n'en est qu'à ses débuts", conclut le chercheur. "Malgré cela, les résultats obtenus ouvriront certainement la voie à d'autres études et à une collaboration entre différents secteurs."

L'article a été rédigé conjointement par Roberto Berni, Céline C. Leclercq, Jean-François Hausman, Jenny Renaut et Gea Guerriero du groupe de recherche Plant Molecular Farming et de la Plateforme Biotechnologies and Environmental Analytics du LIST, et Philippe Roux (TERRA Teaching and Research Centre, Université de Liège).