Des microbiologistes du laboratoire de recherche naval des États-Unis préparent des échantillons expérimentaux de champignons à envoyer pour un tour de la lune provisoirement prévu pour plus tard en 2021 ou au début de 2022.

L'expérience vise à mieux comprendre les défenses naturelles des champignons contre les radiations, un phénomène qui pourrait s'avérer utile pour l'exploration spatiale future et la vie soutenue dans l'espace.

« Au cours de cette dernière année, nous avons réussi le test de vérification scientifique pour nous assurer que l'expérience fonctionne dans notre laboratoire, qui est la première étape de ce projet, " a déclaré Zheng Wang, Microbiologiste du LNR et chercheur principal sur ce projet. "En outre, depuis octobre 2020, nous avons réalisé un test de vérification expérimentale au Kennedy Space Center, qui imite l'environnement de vol pendant environ deux mois."

Les champignons ont des mécanismes naturels pour protéger et réparer les dommages à l'ADN causés par les radiations. Ces mécanismes permettent aux champignons de résister à plusieurs centaines de fois plus de rayonnement que les humains. Cette expérience étudiera la mélanine dans les champignons (ce qui peut aider à les protéger des dommages), ainsi que les voies de réparation de l'ADN (qui réparent les dommages une fois qu'ils se produisent). Le champignon utilisé pour cette expérience sera Aspergillus niger, une moisissure noire couramment utilisée dans les laboratoires et l'industrie et aussi l'un des champignons prédominants détectés sur la Station spatiale internationale (ISS).

"Nous examinons des champignons extrêmement résistants aux radiations et essayons de comprendre pourquoi, " a déclaré Jillian Romsdahl, un microbiologiste et un boursier postdoctoral du CNRC sur le projet. "Mais nous examinons également une question plus large de la façon dont les systèmes biologiques s'adaptent à l'espace lointain, ce qui a des implications pour les personnes essayant de voyager vers Mars ou au-delà."

Les chercheurs préparent quatre échantillons différents d'Aspergillus niger - une souche de type sauvage et trois souches mutées qui ont été génétiquement modifiées en laboratoire. Une souche mutée est défectueuse dans la fabrication de mélanine, elle peut donc être comparée à la souche de type sauvage qui produit de la mélanine.

Les deux autres souches mutées seront déficientes dans les voies de réparation de l'ADN. Le groupe de Wang veut savoir à quel point ces voies d'ADN sont importantes pour protéger les cellules fongiques contre les dommages causés par les radiations. Ils veulent également savoir si le rayonnement stimule de nouvelles voies d'ADN non encore découvertes.

Au cours de l'expérience proprement dite, les échantillons fongiques seront stockés dans la capsule Orion de la NASA et lancés dans l'espace, où il fera le tour de la lune pendant trois semaines. Une fois terminé, La NASA renverra les spécimens au LNR pour analyse.

Les chercheurs prévoient de comparer les échantillons pour rechercher des modifications de l'ADN et d'autres biomolécules. Les cellules fongiques subiront une analyse approfondie de la morphologie, physiologique, et les changements chimiques.

Long terme, les chercheurs espèrent utiliser les connaissances acquises pour étudier de nouvelles façons de prévenir les dommages causés par les rayonnements aux humains et aux équipements dans l'espace.

L'équipe du LNR étudie également ces questions de recherche sous d'autres angles. Le groupe de recherche de Wang a récemment été sélectionné par la NASA pour étudier comment les cellules fongiques mélanisées s'adaptent aux conditions de Mars à l'aide de la plate-forme de ballon antarctique de la NASA. L'équipe collabore également avec le programme d'essais spatiaux du DoD et le laboratoire national de l'ISS pour envoyer des échantillons de champignons à la Station spatiale internationale afin d'étudier comment la microgravité et le rayonnement modifient la production de biomatériaux et de biomolécules bénéfiques.

"Les champignons s'adaptent très bien", a dit Wang. Si nous pouvons exploiter leurs mécanismes de défense naturels, nous pourrions tirer parti des systèmes biologiques pour développer des mécanismes de protection pour les équipements ou les astronautes. En tant que laboratoire du DoD, NRL est dans une excellente position pour cela. Nous avons les installations et les capacités. »

Zachary Schultzhaus, un ancien Jerome et Isabella Karle Distinguished Scholar Fellow et un autre chercheur sur le projet, dit qu'il pense qu'il est également possible de cultiver des champignons dans l'espace pour produire différentes molécules pour des applications thérapeutiques, comme des médicaments ou des vitamines. Au lieu de transporter toute la nourriture et les médicaments nécessaires à une mission, les astronautes pourraient le produire à la demande. Il espère approfondir l'idée une fois ce projet de recherche en cours terminé.

Les travaux du LNR sur l'étude des rôles de la mélanine et de la réparation de l'ADN sur l'adaptation et la capacité de survie des champignons dans l'espace lointain sont financés par la NASA, et devrait se poursuivre jusqu'en 2022.