À l’aide d’échantillons ramenés des missions Apollo 11, 12 et 17 de la NASA, des biologistes de l’Université de Floride ont montré qu’une plante terrestre modèle, Arabidopsis thalianapeuvent germer et se développer avec succès dans divers régolithes lunaires.
Germination et développement de Arabidopsis thaliana dans le régolithe lunaire : (a) les taux de germination étaient proches de 100 % dans toutes les sources de régolithe lunaire Apollo et impossibles à distinguer des taux du simulant JSC-1A ; deux puits représentatifs pour JSC-1A et chaque site Apollo sont illustrés ; (b) les semis éclaircis de chaque puits au jour 6 ou 8 ont indiqué que la croissance des racines dans le régolithe lunaire n’est pas aussi robuste que dans JSC-1A ; (c) alors que la germination était uniforme parmi les témoins et les sites lunaires, les semis cultivés dans le régolithe lunaire n’ont pas prospéré par rapport aux témoins JSC-1A; le diamètre des puits de la plaque de culture est de 12,5 mm. Crédit image : Paul et al., doi : 10.1038/s42003-022-03334-8.
« Pour de futures missions spatiales plus longues, nous pourrions utiliser la Lune comme plaque tournante ou rampe de lancement. Il est logique que nous voulions utiliser le sol qui est déjà là pour faire pousser des plantes », a déclaré le professeur Rob Ferl, auteur principal de l’étude.
“Alors, que se passe-t-il lorsque vous cultivez des plantes dans un sol lunaire, quelque chose qui est totalement en dehors de l’expérience évolutive d’une plante ? Que feraient les plantes dans une serre lunaire ? Pourrions-nous avoir des fermiers lunaires ?
Pour commencer à répondre à ces questions, le professeur Ferl et ses collègues ont conçu une expérience d’une simplicité trompeuse : planter des graines dans le sol lunaire, ajouter de l’eau, des nutriments et de la lumière, et enregistrer les résultats.
Mais ils n’avaient que 12 grammes – juste quelques cuillères à café – de sol lunaire pour faire cette expérience.
Prêté par la NASA, ce sol a été collecté lors des missions Apollo 11, 12 et 17 vers la Lune.
Pour faire pousser leur petit jardin lunaire, les chercheurs ont utilisé des puits de la taille d’un dé à coudre dans des plaques en plastique normalement utilisées pour cultiver des cellules. Chaque puits fonctionnait comme un pot.
Une fois qu’ils ont rempli chaque pot avec environ un gramme de terre lunaire, les scientifiques ont humidifié le sol avec une solution nutritive et ajouté quelques graines de Arabidopsis thalianaune petite plante à fleurs originaire d’Eurasie et d’Afrique.
La culture de cette plante modèle dans le sol lunaire a permis aux auteurs de mieux comprendre comment le sol affectait les plantes, jusqu’au niveau d’expression des gènes.
Comme points de comparaison, ils ont également planté Arabidopsis thaliana dans JSC-1A, une substance terrestre qui imite le sol lunaire réel, ainsi que des sols martiens simulés et des sols terrestres d’environnements extrêmes.
Les plantes cultivées dans ces sols non lunaires constituaient le groupe témoin de l’expérience.
Avant l’expérience, les chercheurs ne savaient pas si les graines plantées dans les sols lunaires germeraient. Mais presque tous l’ont fait.
« Nous avons été émerveillés. Nous n’avions pas prévu cela. Cela nous a dit que les sols lunaires n’interrompaient pas les hormones et les signaux impliqués dans la germination des plantes », a déclaré la professeure Anna-Lisa Paul, première auteure de l’étude.
Cependant, au fil du temps, les scientifiques ont observé des différences entre les plantes cultivées dans le sol lunaire et le groupe témoin.
Par exemple, certaines des plantes cultivées dans les sols lunaires étaient plus petites, poussaient plus lentement ou avaient des tailles plus variées que leurs homologues.
“Ce sont tous des signes physiques que les plantes travaillaient pour faire face à la composition chimique et structurelle du sol de la Lune”, a déclaré le professeur Paul.
Cela a été confirmé lorsque l’équipe a analysé les modèles d’expression génique des plantes.
“Au niveau génétique, les plantes retiraient les outils généralement utilisés pour faire face aux facteurs de stress, tels que le sel et les métaux ou le stress oxydatif, nous pouvons donc en déduire que les plantes perçoivent l’environnement du sol lunaire comme stressant”, a déclaré le professeur Paul.
“En fin de compte, nous aimerions utiliser les données d’expression génique pour aider à déterminer comment nous pouvons améliorer les réponses au stress au niveau où les plantes – en particulier les cultures – sont capables de pousser dans le sol lunaire avec très peu d’impact sur leur santé.”
« La Lune est un endroit très, très sec. Comment les minéraux du sol lunaire réagiront-ils à la croissance d’une plante, avec l’ajout d’eau et de nutriments ? L’ajout d’eau rendra-t-il la minéralogie plus accueillante pour les plantes ? » a déclaré le Dr Stephen Elardo, co-auteur de l’étude.
Des études de suivi s’appuieront sur ces questions et plus encore. Pour l’instant, les auteurs célèbrent avoir fait les premiers pas vers la culture de plantes sur la Lune.
« Nous avons voulu faire cette expérience parce que, pendant des années, nous nous sommes posé cette question : les plantes pousseraient-elles dans le sol lunaire. Il s’avère que la réponse est oui », a déclaré le professeur Ferl.
Un article sur les résultats a été publié dans la revue Biologie des communications.
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A.L. Paul et al. 2022. Les plantes cultivées dans le régolithe lunaire d’Apollon présentent des transcriptomes associés au stress qui informent les perspectives d’exploration lunaire. Commun Biol 5, 382 ; doi : 10.1038/s42003-022-03334-8
