L'exploration spatiale connaît un tournant majeur. En 2027, l'humanité retournera sur la Lune pour la première fois depuis 55 ans. Les astronautes de la mission Artemis III de la NASA passeront probablement moins de 10 jours sur la surface lunaire, mais des scientifiques du monde entier préparent déjà les prochaines étapes : comment vivre, cultiver et prosprer ailleurs que sur Terre. Un consortium international regroupant plus de 40 chercheurs issus de 11 pays et de sept agences spatiales a élaboré une nouvelle feuille de route sur les avancées en sciences et technologies végétales nécessaires à l'établissement d'une vie humaine durable sur la Lune, puis sur Mars.
Les mécanismes de la croissance végétale en apesanteur
Pour comprendre comment cultiver dans l'espace, il faut d'abord décrypter comment une plante s’oriente quand on lui retire la pesanteur. Les plantes se nourrissent grâce à deux organes : les feuilles, tournées vers le soleil pour capter la lumière et produire des sucres par photosynthèse, et les racines, qui puisent l’eau et les minéraux indispensables. Pour survivre, elles doivent donc orienter leurs tiges vers le haut et leurs racines vers le sol. Sur Terre, cette orientation dépend de deux facteurs : la pesanteur et la lumière. Le gravitropisme oriente les racines vers le bas et les tiges vers le haut, et le phototropisme guide les organes selon la lumière.
Dans la Station spatiale internationale (ISS), la pesanteur disparaît. « En absence de pesanteur, le système de perception de la plante ne donne pas d’informations et elle va pousser dans n’importe quel sens », explique une chercheuse. Dans ce contexte, la lumière devient alors sa seule boussole. Valérie Legué a exposé ses recherches portant sur les mécanismes cellulaires et physiques impliqués dans la détection de la gravité chez les plantes, tandis que Mélanie Decourteix-Volle a présenté ses travaux sur la proprioception végétale et la manière dont les plantes intègrent les contraintes mécaniques pour ajuster leur architecture.
ChlorISS : Une expérience scientifique et éducative d'envergure
L’expérience ChlorISS, menée lors de la mission Epsilon par l'astronaute française Sophie Adenot, part d’une question simple : comment une plante réagit-elle en micropesanteur ? Pour le montrer, un protocole en plusieurs étapes a été imaginé. D’abord, deux types d’Arabidopsis thaliana sont utilisés : une plante « sauvage » et une variante mutante dont le système de perception de la gravité est défaillant. Comparer leurs comportements permet d’anticiper ce qui se passe quand la pesanteur disparaît.
Les expériences sont ensuite menées en parallèle sur Terre et dans l’ISS, afin de confronter les résultats. « Sur Terre, il est facile de vérifier l’effet de la pesanteur : si l’on couche une plante, ses tiges se redressent vers le haut et ses racines plongent vers le bas. Dans l’ISS, c’est plus complexe : il faut d’abord donner artificiellement un axe aux jeunes plants en les éclairant par le dessus, puis déplacer la lumière sur le côté pour voir si les organes se courbent dans sa direction ou s’en écartent », détaille Eugénie Carnero Diaz. Enfin, dans la dernière partie de l’expérience, il s’agit de tester trois types de lumière (blanche, bleue et rouge) pour analyser la sensibilité des plantes à chaque spectre. « Une plante qui ne répond pas à la pesanteur devient beaucoup plus sensible à la lumière et donc va beaucoup mieux répondre à la lumière », anticipe la chercheuse.
L'implication de la jeunesse dans la recherche spatiale
Derrière cette expérience éducative, l’objectif est double. D’abord, éveiller la curiosité scientifique : montrer qu’un phénomène connu peut changer ou disparaître, et inciter les élèves à se poser des questions, à chercher des réponses. Ensuite, renforcer les enseignements de biologie déjà au programme - croissance des plantes, interaction avec leur milieu, photosynthèse - en leur donnant une application concrète.
En parallèle de l’expérience spatiale, des kits seront distribués à près de 4 000 écoles françaises. Ces kits contiendront graines, notices et protocoles adaptés. Pour les plus jeunes, une plante plus facile à observer, le mizuna (moutarde japonaise), a même été ajoutée. L’enseignement agricole joue un rôle clé dans la réussite de ce projet. Quatre lycées agricoles sont chargés de fournir 1,2 million de graines. Le lycée du Petit Chadignac, à Saintes, en fournira 300 000. « Au travers de ce programme ChlorISS, nous espérons susciter des vocations pour les carrières scientifiques et techniques, et motiver des jeunes à venir se former aux métiers de l’horticulture », explique Jean-Pierre Rabeyrin, proviseur du lycée.
L'agriculture du futur
Vers des systèmes de support de vie bio-régulatifs
Au-delà de l’aspect éducatif, ChlorISS ouvre aussi des perspectives beaucoup plus appliquées. Car si l’ISS n’est qu’à 400 kilomètres de la Terre, les choses changent radicalement dès que l’on parle d’installer des équipages sur la Lune ou sur Mars. Les distances rendent les réapprovisionnements rares, voire impossibles : un aller simple vers Mars dure environ six mois, suivi d’un séjour d’au moins un an sur place, et le retour porte la mission à deux ans au minimum. Impossible dans ces conditions d’emporter des réserves suffisantes d’oxygène, d’eau ou de nourriture.
C’est pourquoi les scientifiques travaillent sur des systèmes de support de vie bio-régulatifs, de véritables écosystèmes miniatures où chaque élément recycle les déchets des autres. Les astronautes produiraient du CO₂ et des déchets organiques, transformés par des micro-organismes en nutriments pour les plantes. En retour, celles-ci fourniraient oxygène, eau propre, vitamines et aliments frais. « Les plantes vont avoir un rôle primordial : participer à la survie de l’Homme. Mais en même temps, elles devront elles-mêmes survivre et rester nutritives dans un environnement spatial », explique la scientifique.
Un historique de l'exploration botanique spatiale
Depuis ses tout débuts, la conquête spatiale fascine et passionne le grand public. Celui-ci sait en revanche moins que des expériences botaniques ont également toujours eu lieu et que l’on trouve même des serres dans la Station spatiale internationale. La toute première expérience remonte à 1946 quand, le 9 juillet, des graines ont été envoyées à 134 km d’altitude par une fusée-sonde. En 1971, 500 graines de différents arbres ont fait le tour de la Lune à bord d’Apollo 14.
La culture, avec succès, de graines dans l’espace a débuté en 1994 à bord de la station spatiale MIR. Il est apparu que la culture des plantes avait un fort effet psychologique bénéfique pour les astronautes. Certains cosmonautes, ayant fait de longs séjours dans l’espace, ont confié que les plantes qu’ils cultivaient étaient en quelque sorte devenues leurs « plantes de compagnie ».
Équipements et protocoles : De l'ISS aux serres terrestres
L'équipement VEGGIE est beaucoup plus simple mais de plus grande taille car il est surtout destiné à la production de plantes comestibles. Il est dédié à la recherche sur le développement des plantes dans l’espace afin de préparer les équipages à cultiver une partie de leur nourriture lors des missions spatiales de longue durée. Il s’agit là d’un équipement très sophistiqué et quasiment autonome pour le suivi de la croissance des plantes. C’est dans cette installation qu’ont été obtenus des poivrons en 2021 après pollinisation des fleurs par mise en route de ventilateurs et intervention manuelle de l’équipage.
Les très nombreuses expérimentations mises en œuvre par les astronautes au moyen de différents équipements embarqués dans les vaisseaux spatiaux ont fourni une très grande quantité de résultats qui ont conduit à une sophistication de plus en plus poussée de ces équipements. Cependant, il reste encore beaucoup à faire pour assurer une partie de leur nourriture fraîche aux équipages sur de longues missions spatiales ou sur d’autres planètes. Les retombées terrestres de ces résultats sont multiples et à l’origine de nombreuses applications dans le domaine de l’horticulture.
Pour acheminer l’expérience ChlorISS, tout commence en laboratoire, où les scientifiques sélectionnent les graines et les préparent soigneusement. Elles sont nettoyées, séchées, puis intégrées dans des boîtes prêtes à l’emploi pour les expériences. L’ensemble est ensuite emballé dans des conteneurs standards utilisés à bord de la Station spatiale internationale, puis rangé dans le vaisseau cargo. Les astronautes ne décollent pas avec leurs expériences dans leurs bagages ! En effet, les capsules qui emportent les équipages vers la Station spatiale internationale sont différentes de celles qui acheminent la nourriture, les vêtements et le matériel des expériences. Ainsi, ChlorISS n'a rejoint Sophie Adenot à bord de l'ISS qu'en avril 2026.
La rigueur est de mise. L’expérience embarquée par Sophie Adenot ne durera que dix jours, au milieu d’un emploi du temps chargé. « C’est du one-shot ! », souligne la chercheuse. « C’est pourquoi cela a nécessité beaucoup de tests en laboratoire en amont ». Les protocoles doivent être irréprochables : stériles en orbite, simplifiés et adaptés pour les classes sur Terre. À travers ce projet, l’enseignement agricole confirme sa vocation à former les citoyens et professionnels de demain, en ouvrant le champ des possibles à ses élèves. Les accomplissements des 10 élèves de première du lycée horticole du Petit Chadignac seront présentés aux visiteurs lors de la journée portes ouvertes, une illustration parfaite de la manière dont la recherche fondamentale et l'éducation se rejoignent pour préparer l'avenir de l'humanité dans les étoiles.