La dernière mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale a livré des centaines de graines au laboratoire de recherche spatiale dimanche, 17 décembre pour tester comment les plantes poussent dans l'environnement stressant de l'apesanteur.

Il s'agit de la quatrième expérience de plantes dans l'espace pour le professeur de botanique Simon Gilroy de l'Université du Wisconsin-Madison. Son laboratoire fera pousser des semis identiques sur Terre au cours de l'expérience d'un mois pour comparer leur croissance avec et sans gravité. Les chercheurs étudient comment les plantes réagissent aux environnements pauvres en oxygène créés par des changements dans le comportement de l'eau et de l'air en apesanteur.

De nouveaux équipements permettront à Gilroy de faire pousser ses plantes sous les lumières de la station spatiale pour la première fois, fournissant des conditions plus réalistes par rapport aux expériences précédentes dans l'obscurité. Dans une autre première pour l'équipe de Gilroy, les astronautes prendront des images de plantes vivantes au fur et à mesure de leur croissance à l'aide de microscopes sur la station spatiale.

Les graines ont été livrées à la station spatiale par une capsule SpaceX Dragon lancée par une fusée Falcon réutilisée. Après la fin de l'expérience financée par la NASA, les astronautes appliqueront un mélange fixateur pour arrêter la croissance avant de congeler les plantes pour les ramener sur Terre.

Gilroy dit que la perte de gravité a des effets surprenants sur des choses normalement banales, comme la façon dont l'eau coule - ou pas.

"L'eau devient vraiment collante sur la station spatiale. Donc si vous allez nager, ça collerait juste à la surface de toi, ça te collerait à la bouche et tu te noierais, " dit Gilroy. " Et si vous arrosez vos plantes, l'eau veut coller à la surface des plantes et aux racines, créant un environnement pauvre en oxygène."

L'équipe de Gilroy se tourne vers Arabidopsis, une petite plante de moutarde courante dans la recherche sur les plantes, pour répondre à leurs questions sur la croissance des plantes en apesanteur. Dans leur expérience actuelle, les chercheurs cultivent un Arabidopsis mutant qui répond fortement au stress à faible teneur en oxygène, du moins sur Terre. Ils cultivent également des plantes d'Arabidopsis qu'ils ont conçues pour produire des protéines fluorescentes en réponse à la privation d'oxygène. Les plantes fluorescentes seront imagées en orbite par des astronautes au milieu de l'expérience.

"Cela nous donnera une carte des endroits où dans la plante il y a un stress local à faible teneur en oxygène, " dit Gilroy.

En rupture avec les expériences précédentes, les plants d'Arabidopsis seront cultivés à la lumière. La mise à niveau intervient alors que l'équipe de Gilroy accède au système "végétarien", qui a été utilisé en 2015 pour faire pousser de la laitue à manger pour les astronautes. Veggie a été développé par ORBITEC basé à Madison.

Une fois que les échantillons sont de retour en toute sécurité sur Terre, Le laboratoire de Gilroy comparera le modèle d'expression génique des plantes cultivées dans l'espace à leurs homologues cultivées sur Terre. Ils feront également leur propre imagerie d'un autre marqueur fluorescent du stress. Dans tout, les données permettront aux chercheurs de demander si les plantes connaissent quelque chose qui ressemble à une privation d'oxygène terrestre, ou des contraintes propres à la croissance dans l'espace.

L'expérience et les fournitures d'équipage ont été lancées le 15 décembre après plusieurs retards, avec une fenêtre de lancement d'une seule seconde. Pour préparer le lancement, Gilroy et son équipe se sont rendus au Kennedy Space Center en Floride pour effectuer plusieurs essais à sec mettant en place des graines dans des chambres spéciales. Puis, plusieurs jours avant la date de lancement prévue, les chercheurs ont volé avec suffisamment de graines pour gérer six lancements retardés. Chaque retard qui dure plus de deux jours nécessite une réinitialisation complète de l'expérience, sinon les graines peuvent germer avant d'arriver dans l'espace, gâcher l'expérience.

Alors que les expériences spatiales sur la croissance des plantes comme celle de Gilroy continuent de s'accumuler, qu'ont appris les biologistes ?

"Je pense que la plus grande chose que nous ayons est que les plantes poussent bien dans l'espace, " dit Gilroy, notant qu'au début de l'ère spatiale, même cela n'était pas garanti. UW-Madison a une longue histoire de telles expériences, datant de 1967. "Les plantes poussent assez bien pour, par exemple, traverser tout un cycle de vie. Le problème est de savoir si les plantes poussent bien. On en est encore au niveau de savoir si les enjeux dans l'espace sont intrinsèques à la biologie, ou si nous ne sommes pas encore vraiment de bons jardiniers de l'espace."

"L'agriculture humaine se pratique depuis des dizaines de milliers d'années sur terre, " dit Gilroy. " Et nous sommes à l'aube de l'agriculture spatiale. Nous n'en avons tout simplement pas fait assez pour savoir quelles sont les bonnes façons de faire les choses."