Diodes électroluminescentes (LED) utilisées dans les dispositifs médicaux et pour la culture des plantes, comme les pommes de terre vues ici, sont utilisés par la NASA pour faire pousser des plantes dans l'espace. L'agence spatiale américaine prévoit de faire pousser de la nourriture sur les futurs vaisseaux spatiaux et sur d'autres planètes en tant que complément alimentaire pour les astronautes. Crédit :NASA
Si vous avez déjà vu le film Le Martien , vous connaissez les "plantes dans l'espace". Le protagoniste du film, joué par Matt Damon, récolte avec succès des pommes de terre sur Mars pour se nourrir lorsqu'il est bloqué sur la planète.
Farfelu? Pas du tout.
Ici à l'Université de Guelph dans notre Centre de recherche sur les systèmes d'environnement contrôlé (CESRF), nous avons étudié la production végétale en environnement contrôlé et la meilleure façon de tirer le meilleur parti des plantes en termes de nourriture, oxygène, lavage à l'eau douce et au dioxyde de carbone — en d'autres termes, soutien de la vie humaine - pendant des décennies. Depuis le milieu des années 90, nous avons accueilli le programme Space and Advanced Life Support Agriculture (SALSA).
Ces activités de recherche constituent la contribution du Canada au domaine de niche de l'exploration spatiale connu sous le nom de « soutien à la vie biologique » — ou les plantes dans l'espace.
Les développements de la recherche et de la technologie dans ce domaine comprennent :
Parmi les outils les plus récents dans la poursuite de la production à haute densité d'une gamme de cultures sont les diodes électroluminescentes (DEL) comme source d'énergie photosynthétique. Dans notre centre de recherche, nous travaillons pour affiner et perfectionner la technologie LED.
L'avènement de l'intensité et de l'efficacité toujours croissantes des LED a étendu leur utilisation au-delà des voitures et des lampadaires. Nous considérons maintenant systématiquement les LED comme un complément, voire fournisseur unique, éclairage pour les plantes.
Les LED ont une bande de lumière à ondes étroites unique qui représente une petite sous-section du spectre solaire. Il existe de nombreux exemples de LED qui remplissent virtuellement le spectre de la lumière visible et au-delà pour inclure les bandes ultraviolettes et les composants du rouge lointain à l'infrarouge.
Nous en savons assez sur la façon dont les plantes réagissent à diverses longueurs d'onde, et certaines combinaisons de longueurs d'onde de la lumière, basé sur la recherche avec des filtres et d'autres lampes plus conventionnelles qui incluent du sodium à haute pression, éclairage aux halogénures métalliques et fluorescents.
Améliorer sur le soleil
Cependant, Les LED offrent la possibilité de concevoir un spectre et d'évaluer les réponses des plantes à certaines combinaisons de couleurs très inhabituelles.
Résultats de plants de laitue cultivés sous les trois spectres lumineux différents montrant des différences dans la biomasse accumulée et les expressions d'anthocyane (pigment) dans les feuilles. Ces plantes avaient aussi un goût différent, indiquant des réponses métabolites secondaires supplémentaires à la couleur de la lumière. Crédit :Université de Guelph, CESRF
Parmi la suite de variables environnementales qui optimisent la production végétale, le plus puissant pour déterminer comment une plante réagit à son contexte est l'éclairage.
En effet, avec les nouveaux attributs des lumières LED, nous pouvons apparemment améliorer le soleil dans la production de divers produits végétaux.
Les derniers résultats de la recherche sur diverses qualités spectrales—couleurs, en d'autres termes—fournir des détails sur les réponses spécifiques de certaines plantes en fonction de la taille de la plante, forme et efficacité photosynthétique. On peut même modifier la teneur en composés métaboliques qui influencent la couleur, le goût et les propriétés médicinales d'une plante.
Ces propriétés médicinales ont attiré les communautés scientifiques et industrielles dans le secteur en pleine évolution des médicaments phytopharmaceutiques à base de plantes.
Production à faible coût de reproductibles, les composés médicinaux de haute qualité sont l'objectif principal du secteur, et l'éventail des produits s'élargit rapidement. Ils comprennent des médicaments contre le cancer, vaccins contre une gamme d'agents pathogènes viraux, anticorps et, bien sûr, cannabis ou marijuana. Le cannabis a un nouveau statut en raison des changements dans les lois au Canada et ailleurs régissant l'utilisation de cette plante unique.
Mais ces technologies, en particulier les lumières LED nées dans la communauté de recherche en exploration spatiale au Canada, apporter avec eux la responsabilité de bien faire les choses - et le danger de se tromper est très réel.
Il y a quelques années, les premières tentatives dans la communauté du cannabis récréatif, lorsque les LED ont été déployées comme source de lumière photosynthétique dans le but de réduire la consommation d'énergie dans les sous-sols et les placards, n'ont pas si bien fonctionné.
Il est devenu évident pour ces premiers pionniers qui cultivaient du cannabis sous LED que quelque chose n'allait pas. L'idée vague que des feux rouges et bleus feraient l'affaire s'est vite dissipée, mais la stigmatisation de ces premiers échecs hante encore aujourd'hui les partisans des LED dans ce secteur.
'Raffiner les recettes'
Nous avons parcouru un long chemin depuis ces faux pas et idées fausses sur la façon d'utiliser les LED, mais nous avons encore du travail à faire.
Des chercheurs du CESRF de l'Université de Guelph ont travaillé avec des collaborateurs de l'industrie dans le secteur phytopharmaceutique (Plant Form Corporation), le secteur du cannabis médical (ABcann Medicinals Inc.), le secteur LED (Intravision Light Systems) et le secteur de l'environnement contrôlé (Conviron Ltd.) pour affiner les recettes de contrôle de l'environnement pour cultiver des plantes à des fins médicinales.
Nous travaillons également à développer les meilleures pratiques de gestion pour servir ces secteurs industriels et le public canadien, alors que nous cherchons à tirer le meilleur parti des dernières technologies en matière de production végétale en environnement contrôlé.
Et compte tenu des récents commentaires du président américain Donald Trump sur le renvoi d'astronautes américains sur la Lune et sur Mars, il y a fort à parier que nous testerons prochainement notre expertise "plantes dans l'espace".
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
