Une arche de Noé en orbite : les menaces et les avantages des minuscules habitants de l’ISS

Oleg Kononenko parle des expériences de microbiologie qu'il mène avec ses collègues à bord de la Station spatiale internationale (ISS).

Oleg Kononenko, est commandant de l'escouade de cosmonautes de Roscosmos, Héros de la Fédération de Russie, ancien correspondant spécial de TASS à bord de l'ISS, directeur par intérim du Centre d'entraînement des cosmonautes Gagarine (TsPK).

Expérience de biorisque : une paire de chaque créature

Un vaisseau spatial est une sorte d'arche de Noé pour les microbes, les spores et les graines, capables de « voyager » d'une planète à l'autre en s'accrochant à sa coque. Quelles conséquences cela pourrait-il avoir pour les futures missions interplanétaires ? Cela entraînera-t-il la contamination de nouveaux mondes ou, au contraire, permettra-t-il leur peuplement d'organismes bénéfiques ? L'expérience Biorisk contribue à répondre à ces questions.

Des conteneurs spéciaux renfermant des organismes terrestres en état d'« hibernation » sont situés à l'extérieur de l'ISS : bactéries, champignons, graines, larves et œufs d'insectes, spores de lichens, échantillons de sol et de roche, et sol de pergélisol. Certains échantillons sont conservés sous vide, exposés aux radiations et à des températures extrêmes pendant une durée allant de six mois à plusieurs années. Les astronautes récupèrent ensuite ces conteneurs pour les étudier plus en détail sur Terre lors de sorties extravéhiculaires.

Les résultats de l'expérience ont montré que des bactéries, des champignons et des graines de plantes pouvaient survivre plus de deux ans dans l'espace. La capacité des graines à rester viables est cruciale pour la création de serres sur d'autres planètes. En revanche, les invertébrés ne peuvent supporter les effets néfastes à long terme de l'espace, ce qui rend leur transfert entre planètes moins probable.

Cette expérience permet d'évaluer les risques liés à l'introduction de microbes terrestres sur d'autres planètes, ainsi qu'à l'introduction d'organismes extraterrestres sur Terre. Ces connaissances sont indispensables à l'élaboration de règles de « quarantaine planétaire ». De plus, les résultats de la recherche peuvent servir à évaluer la résilience des organismes en vue de la création future de systèmes de survie clos. Enfin, « Biorisk » apporte des preuves scientifiques à l'appui de l'hypothèse de la panspermie, la théorie selon laquelle la vie aurait été introduite sur notre planète depuis l'espace.

Expérience de biodégradation : Comment les microbes menacent l'ISS

L'expérience « Biodégradation » étudie les effets des micro-organismes sur les matériaux de l'ISS. Les microbes transportés par les équipages et le matériel peuvent menacer la sécurité de la station en provoquant de la corrosion et d'autres types de dégradation des matériaux. Certains microbes peuvent dégrader le plastique, endommager l'isolation électrique et même opacifier le verre des hublots.

Des scientifiques placent des tablettes contenant des échantillons de matériaux modernes (métaux, polymères, revêtements) à l'intérieur et à l'extérieur de l'ISS, dans l'espace. Des microbes s'y déposent naturellement. Par ailleurs, les astronautes prélèvent des échantillons sur différentes surfaces de la station. Tous les échantillons sont ramenés sur Terre pour une analyse microbiologique approfondie afin d'identifier les types de micro-organismes et les dommages qu'ils causent.

L'expérience poursuit plusieurs objectifs. Premièrement, elle contribue à établir un « portrait microbien » de la station : identifier les microbes susceptibles d'endommager les systèmes critiques de l'ISS et de constituer une menace directe pour l'équipage et la mission. Ce « portrait » est ensuite suivi dans le temps afin de déterminer si des souches plus agressives émergent et comment cet écosystème évolue.

La recherche examine également le comportement des matériaux sous l'effet combiné des microbes, de l'apesanteur et des radiations, afin de sélectionner les plus résistants. Ces données pourraient ensuite servir à créer des revêtements, des imprégnations et des produits de nettoyage antimicrobiens sans danger pour l'homme. Ces avancées pourraient s'avérer utiles pour le choix des matériaux destinés aux hôpitaux, aux transports publics et aux bâtiments résidentiels. Enfin, les microbes spatiaux uniques pourraient devenir une source de nouveaux antibiotiques ou contribuer à la bioremédiation, c'est-à-dire la dépollution de l'environnement.

Les résultats de cette expérience seront également précieux pour les futures missions spatiales de longue durée. Ils contribueront à la création de matériaux résistants à la dégradation microbienne pour les bases lunaires, les stations spatiales et les atterrisseurs martiens. Les données recueillies permettront de développer des systèmes plus efficaces de nettoyage et de protection contre les micro-organismes, garantissant ainsi la sécurité des équipages. De plus, cette recherche contribue à la protection des autres planètes en prévenant le transfert accidentel de vie de la Terre vers d'autres corps célestes.

Expérience de bioécologie : « Super souches » pour des percées technologiques

L'espace est un laboratoire scientifique permettant de créer des matériaux et des organismes uniques, impossibles à obtenir sur Terre. C'est précisément ainsi que les scientifiques utilisent l'ISS dans le cadre de l'expérience de bioécologie. Des bactéries et des champignons bénéfiques, déjà utilisés en agriculture ou pour la dépollution, sont envoyés dans l'espace. Là, ils sont exposés à deux facteurs puissants : l'apesanteur et le rayonnement cosmique. En apesanteur, les microbes subissent des mécanismes de stress qui peuvent modifier considérablement leurs propriétés. Quant au rayonnement cosmique, il altère l'ADN des micro-organismes, provoquant potentiellement des mutations rares et précieuses, difficiles à obtenir en laboratoire.

Des échantillons sont conservés à bord de l'ISS dans des conteneurs spéciaux pendant des mois, voire des années. À leur retour sur Terre, ils sont soigneusement comparés aux échantillons de référence restés en laboratoire, afin d'identifier d'éventuelles nouvelles propriétés bénéfiques. L'objectif est de créer des « super-souches » de micro-organismes capables de résoudre certains des problèmes les plus urgents de l'humanité.

Cette expérience ouvre de vastes perspectives pour la résolution des problèmes environnementaux et industriels sur Terre. Grâce aux données recueillies, les scientifiques envisagent de créer des micro-organismes efficaces capables de recycler les marées noires et les déchets toxiques, ainsi que de développer de nouvelles biopréparations pour la protection des plantes en agriculture, réduisant ainsi la dépendance aux produits chimiques. De plus, ces recherches permettront d'améliorer la production industrielle, notamment par la production d'exopolysaccharides destinés à l'alimentation, aux matériaux biodégradables, aux cosmétiques et aux produits pharmaceutiques.

Ces connaissances revêtent une importance stratégique pour l'exploration spatiale à long terme. Des micro-organismes spécialement adaptés pourraient constituer la base de systèmes de survie en circuit fermé, transformant les déchets en eau et en nutriments. La capacité de produire directement dans l'espace des matériaux essentiels, tels que des polymères, permettrait de réduire le coût des approvisionnements onéreux depuis la Terre et d'accroître l'autonomie des missions futures.

L'importance de l'expérimentation

Toutes ces expériences sont interconnectées et forment un cycle logique d'étude du « micromonde » spatial. « Biodégradation » examine l'activité des microbes et leur impact sur les matériaux et les systèmes de la station. « Bioécologie » étudie comment les conditions de vol les modifient, comment la microgravité et les radiations affectent leurs propriétés et leur comportement à l'intérieur de la station. « Biorisque » contribue à répondre à la question de la survie de ces microbes dans l'espace, déterminant ainsi les limites de la vie dans l'espace.

La biotechnologie spatiale illustre parfaitement comment la conquête des étoiles porte ses fruits sur Terre. Il ne s'agit pas d'une science abstraite, mais d'un outil de pointe pour résoudre des problèmes terrestres urgents dans la lutte mondiale pour la santé et le bien-être de l'humanité. L'expérience de la création de systèmes en circuit fermé nous apprend à vivre en harmonie avec la planète, en préservant ses ressources plutôt qu'en les épuisant. Les technologies agricoles spatiales contribuent à la production d'aliments respectueux de l'environnement, et les bioréacteurs et la biofabrication révolutionneront bientôt la médecine.

Le développement des biotechnologies spatiales représente bien plus qu'un simple domaine scientifique et technique : il s'agit d'une philosophie globale tournée vers l'avenir. Forte de son riche héritage scientifique, la Russie a toutes les chances de contribuer significativement à cet avenir, à condition d'élaborer une stratégie solide et de concentrer ses ressources sur des projets prometteurs. La synthèse des technologies spatiales et des besoins terrestres pourrait devenir la clé pour relever les défis mondiaux auxquels l'humanité est confrontée au XXIe siècle.

Source: Oleg Kononenko/TASS; Crédit photographique: Roscosmos