Les voyages spatiaux constituent une entreprise complexe. Fondamentalement, toute vie sur Terre a \u00e9volu\u00e9 en fonction des conditions sp\u00e9cifiques de notre plan\u00e8te. Naturellement, emmener la vie au-del\u00e0 de notre \u00ab petite plan\u00e8te bleue \u00bb pose une multitude de d\u00e9fis. L’alimentation repr\u00e9sente une pr\u00e9occupation particuli\u00e8rement urgente pour les voyageurs spaciaux.<\/p>\n
Bien que le co\u00fbt de l\u2019envoi d\u2019un kilogramme de fret en orbite terrestre basse ait chut\u00e9 de mani\u00e8re spectaculaire au cours des dix derni\u00e8res ann\u00e9es1<\/sup>, il reste clairement irr\u00e9alisable d\u2019envoyer des fermes traditionnelles et du b\u00e9tail dans l\u2019espace. Les aliments emball\u00e9s ne constituent pas non plus une solution \u00e0 long terme. On sait que les produits frais ont une valeur nutritive sup\u00e9rieure \u00e0 celle des versions transform\u00e9es, et on estime qu\u2019une mission de ravitaillement vers Mars n\u00e9cessiterait des produits ayant une dur\u00e9e de conservation d\u2019au moins trois ans2<\/sup>. La culture d\u2019aliments frais \u00e0 bord supprime cette limite et apporte un avantage suppl\u00e9mentaire \u00e0 un syst\u00e8me durable et circulaire qui exploite les ressources in situ pour r\u00e9duire la d\u00e9pendance vis-\u00e0-vis du ravitaillement depuis la Terre3<\/sup>.<\/p>\n La course au d\u00e9veloppement de technologies de culture alimentaire dans l\u2019espace offre d\u2019importantes opportunit\u00e9s d\u2019innovation et de commercialisation. Les agences gouvernementales, les entreprises spatiales priv\u00e9es, les entreprises d\u2019agritech, les organismes sp\u00e9cialis\u00e9s dans la science des mat\u00e9riaux et les jeunes entreprises issues de la recherche universitaires investissent tous dans des technologies susceptibles de soutenir des missions de longue dur\u00e9e et de futures colonies extraterrestres.<\/p>\n Alors que les organisations consacrent des ressources consid\u00e9rables \u00e0 la r\u00e9solution de ces d\u00e9fis techniques complexes, l\u2019obtention d\u2019une protection par brevet peut s\u2019av\u00e9rer essentielle pour pr\u00e9server la recherche et attirer des financements. Il est important de noter que de nombreuses innovations d\u00e9velopp\u00e9es pour la production alimentaire spatiale pr\u00e9sentent un potentiel consid\u00e9rable d\u2019adoption dans l\u2019agriculture terrestre, l\u2019agriculture en milieu contr\u00f4l\u00e9 et les syst\u00e8mes alimentaires \u00e9conomes en ressources. Cet article met en avant plusieurs domaines susceptibles d\u2019offrir des opportunit\u00e9s particuli\u00e8rement int\u00e9ressantes en mati\u00e8re de protection par brevet et de transfert de technologie.<\/p>\n S\u00e9lection et optimisation des cultures<\/u><\/strong><\/p>\n Choisir la bonne culture est une science en soi. La NASA \u00e9value les cultures candidates selon quatre crit\u00e8res : le rendement total, l\u2019indice de r\u00e9colte, l\u2019efficacit\u00e9 de croissance et la facilit\u00e9 d\u2019entretien2<\/sup>. Une bonne culture spatiale fournit beaucoup de calories pour tr\u00e8s peu d\u2019eau, de lumi\u00e8re et de main-d\u2019\u0153uvre. Les cultures pr\u00e9sentent une grande vari\u00e9t\u00e9 d\u2019avantages et d\u2019inconv\u00e9nients pour les voyages spatiaux de longue dur\u00e9e. Les cultures courantes, telles que la laitue, le bl\u00e9, les pommes de terre, le soja, les microalgues (par exemple la Chlorella) et les radis, donnent un aper\u00e7u des choix possibles, allant des cultures \u00e0 croissance rapide \u00e0 celles riches en prot\u00e9ines mais \u00e0 croissance lente3<\/sup>.<\/p>\n Les photobior\u00e9acteurs \u00e0 algues et les syst\u00e8mes de production de prot\u00e9ines microbiennes (par exemple, les bact\u00e9ries hydrog\u00e9notrophes) s\u2019av\u00e8rent \u00eatre les aliments les plus efficaces en termes de besoins en lumi\u00e8re par calorie, tout en pr\u00e9sentant une croissance rapide. Cependant, la recherche souligne \u00e9galement qu\u2019il existe un avantage physiologique li\u00e9 \u00e0 la consommation de plantes fra\u00eeches plus reconnaissables, telles que la laitue. Par cons\u00e9quent, les m\u00e9thodes visant \u00e0 optimiser la croissance des aliments traditionnels resteront d\u2019une grande importance.<\/p>\n Les avanc\u00e9es dans ce domaine pourraient inclure la s\u00e9lection de nouvelles vari\u00e9t\u00e9s v\u00e9g\u00e9tales mieux adapt\u00e9es aux stress et la mise au point d\u2019appareils permettant d\u2019optimiser l\u2019apport en eau et en lumi\u00e8re aux plantes.<\/p>\n Au-del\u00e0 de la plante elle-m\u00eame, la graine constitue un champ d\u2019innovation \u00e0 part enti\u00e8re. Avant qu\u2019une graine n\u2019atteigne une chambre de culture, elle est trait\u00e9e ou enrob\u00e9e d\u2019une formulation chimique ou biologique destin\u00e9e \u00e0 am\u00e9liorer sa germination et sa croissance. Sur Terre, les technologies de pr\u00e9traitement et d\u2019enrobage des graines couvrent d\u00e9j\u00e0 un large \u00e9ventail de produits chimiques. Parmi celles-ci figurent les agents osmotiques et d\u2019hydro-pr\u00e9traitement qui conditionnent l\u2019absorption d\u2019eau par la graine, les traitements antioxydants et les r\u00e9gulateurs de croissance v\u00e9g\u00e9tale qui acc\u00e9l\u00e8rent la germination, ainsi que le biopr\u00e9traitement \u00e0 l\u2019aide de micro-organismes b\u00e9n\u00e9fiques qui \u00e9tablissent une relation protectrice et symbiotique avec le plant d\u00e8s sa germination7<\/sup>.<\/p>\n Ces formulations rev\u00eatent une importance accrue loin de la Terre. Les graines s\u00e8ches et non sem\u00e9es constituent le stade le plus r\u00e9sistant au stress du cycle de vie d\u2019une plante. Cependant, des enrobages de graines avanc\u00e9s devront prot\u00e9ger et soutenir davantage les graines s\u00e8ches et les jeunes plants afin qu\u2019ils puissent tol\u00e9rer des doses de rayonnements ionisants bien plus \u00e9lev\u00e9es que celles rencontr\u00e9es sur Terre5<\/sup>.<\/p>\n Les enrobages devront peut-\u00eatre int\u00e9grer des compos\u00e9s protecteurs contre les rayonnements, des cofacteurs de r\u00e9paration de l\u2019ADN ou des pi\u00e9geurs de radicaux libres sans pr\u00e9senter de toxicit\u00e9 pour les plantes. De plus, les agents protecteurs devraient, dans l\u2019id\u00e9al, \u00e9tendre leurs effets plus loin dans les phases de germination pr\u00e9coce et d\u2019\u00e9tablissement des jeunes plants que les enrobages traditionnels, car c\u2019est au stade de jeune plant qu\u2019une plante est la plus vuln\u00e9rable aux rayonnements \u00e9lev\u00e9s et \u00e0 la gravit\u00e9 modifi\u00e9e.<\/p>\n \u00c9tant donn\u00e9 que le stock de semences repr\u00e9sente une \u00ab masse embarqu\u00e9e \u00bb fixe et limit\u00e9e en ressources, qui ne peut pas \u00eatre facilement r\u00e9approvisionn\u00e9e lors d\u2019une mission pluriannuelle, l\u2019utilisation d\u2019enrobages am\u00e9liorant l\u2019uniformit\u00e9 de la germination et le taux de r\u00e9ussite r\u00e9duit directement le poids de la charge utile associ\u00e9e au stock de semences.<\/p>\n Ce raisonnement s\u2019\u00e9tend au soutien du cycle de reproduction des plantes lui-m\u00eame, afin de pr\u00e9server les g\u00e9n\u00e9rations successives de cultures tout au long d\u2019une mission de longue dur\u00e9e5<\/sup>.<\/p>\n D\u2019un point de vue commercial, les innovations qui am\u00e9liorent la productivit\u00e9 des cultures tout en r\u00e9duisant la consommation de ressources pourraient trouver des applications bien au-del\u00e0 du secteur spatial. L\u2019agriculture en environnement contr\u00f4l\u00e9, l\u2019agriculture verticale et les initiatives en mati\u00e8re de s\u00e9curit\u00e9 alimentaire sont confront\u00e9es \u00e0 bon nombre des m\u00eames contraintes li\u00e9es \u00e0 l\u2019eau, \u00e0 l\u2019\u00e9nergie et \u00e0 l\u2019utilisation des sols. Les technologies d\u00e9velopp\u00e9es pour les missions spatiales pourraient donc g\u00e9n\u00e9rer de la valeur sur de multiples march\u00e9s, renfor\u00e7ant ainsi la rentabilit\u00e9 des investissements et la protection par brevet.<\/p>\n Syst\u00e8mes d\u2019\u00e9clairage LED \u00e0 haut rendement<\/u><\/strong><\/p>\n Les plantes ont besoin de lumi\u00e8re pour pousser. Loin de la Terre, il est difficile d\u2019obtenir les conditions d\u2019\u00e9clairage ad\u00e9quates pour optimiser la croissance des plantes sans le recours \u00e0 des lampes LED d\u2019appoint.<\/p>\n La lumi\u00e8re repr\u00e9sente \u00e9galement l\u2019un des principaux co\u00fbts \u00e9nerg\u00e9tiques li\u00e9s \u00e0 l\u2019exploitation d\u2019une ferme spatiale. En particulier \u00e0 bord d\u2019un vaisseau spatial, il faut tenir compte \u00e0 la fois de la demande en \u00e9nergie et de la chaleur perdue g\u00e9n\u00e9r\u00e9e. Un \u00e9clairage \u00e0 haut rendement a \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9 comme un besoin essentiel pour tout syst\u00e8me alimentaire adapt\u00e9 \u00e0 Mars3<\/sup>. Des chercheurs ont test\u00e9 la croissance des plantes sous diff\u00e9rentes combinaisons de lumi\u00e8re rouge et bleue en conditions de gravit\u00e9 r\u00e9duite afin de d\u00e9terminer quelles longueurs d\u2019onde sont les plus optimales4<\/sup>. La mise en place de conditions de culture id\u00e9ales pour chaque plante pourrait se traduire par des am\u00e9liorations majeures de l\u2019efficacit\u00e9 des missions.<\/p>\n Les compos\u00e9s chimiques qui g\u00e9n\u00e8rent la lumi\u00e8re n\u00e9cessitent \u00e9galement des innovations et des adaptations pour les voyages spatiaux. Les compos\u00e9s OLED sont tr\u00e8s pris\u00e9s sur Terre car ils permettent de produire des longueurs d\u2019onde uniformes et hautement modulables, imitant ainsi la lumi\u00e8re solaire naturelle.<\/p>\n Les OLED fonctionnent en excitant des \u00e9lectrons au sein de compos\u00e9s organiques. Lorsque les \u00e9lectrons reviennent \u00e0 leur \u00e9tat fondamental, de la lumi\u00e8re est \u00e9mise. Le probl\u00e8me est que ces structures chimiques sont sensibles aux dommages et \u00e0 la d\u00e9gradation caus\u00e9s par les rayonnements ionisants. Malheureusement, en dehors du champ magn\u00e9tique protecteur de la Terre, les voyages interplan\u00e9taires entra\u00eenent une exposition accrue aux rayonnements solaires de haute \u00e9nergie.<\/p>\n L\u2019adaptation et l\u2019innovation concernant les compos\u00e9s OLED actuels, afin d\u2019am\u00e9liorer leur dur\u00e9e de vie et leur r\u00e9sistance aux rayonnements tout en conservant le spectre d\u2019\u00e9mission appropri\u00e9, constituent donc un probl\u00e8me cl\u00e9 \u00e0 r\u00e9soudre en mati\u00e8re de croissance des plantes loin de la Terre. Ce d\u00e9fi peut trouver diff\u00e9rentes solutions selon les technologies OLED (fluorescence, phosphorescence et fluorescence retard\u00e9e).<\/p>\n De plus, les contr\u00f4leurs adaptatifs de r\u00e9glage spectral ou les nouvelles architectures de LED qui am\u00e9liorent le rendement constituent clairement un domaine de solutions mat\u00e9rielles.<\/p>\n Les innovations permettant de produire davantage de lumi\u00e8re utilisable pour une m\u00eame puissance d\u2019entr\u00e9e, ou d\u2019ajuster plus efficacement le spectre requis pour une croissance optimale des plantes, contribueraient donc \u00e0 r\u00e9soudre un probl\u00e8me qui touche tous les autres \u00e9l\u00e9ments du syst\u00e8me interconnect\u00e9 au sein d\u2019un vaisseau spatial.<\/p>\n Croissance racinaire adapt\u00e9e \u00e0 la microgravit\u00e9<\/u><\/strong><\/p>\n Les syst\u00e8mes racinaires se comportent de mani\u00e8re fondamentalement diff\u00e9rente hors de la Terre. Surtout, les racines ne savent pas quelle direction correspond au \u00ab haut \u00bb dans l\u2019espace. Sur Terre, les plantes ont d\u00e9velopp\u00e9 des racines qui fonctionnent en fonction de l\u2019apport naturel en eau et en air du sol, sous l\u2019effet de la gravit\u00e9 terrestre. La microgravit\u00e9 lors des voyages spatiaux, ainsi qu\u2019une gravit\u00e9 plus forte ou plus faible sur d\u2019autres plan\u00e8tes, modifie les conditions autour de la zone racinaire de la plante. Cela affecte l\u2019hydrodynamique du syst\u00e8me sol-racine, entra\u00eene une modification de l\u2019\u00e9coulement capillaire et peut entra\u00eener l\u2019apparition de zones racinaires hypoxiques ainsi qu\u2019une alt\u00e9ration de l\u2019absorption des nutriments3<\/sup>.<\/p>\n Les cultures spatiales exp\u00e9rimentales actuelles sont cultiv\u00e9es dans des mat\u00e9riaux sp\u00e9cialis\u00e9s, notamment des gels, des tapis et des granul\u00e9s, qui permettent de guider et de maintenir les racines dans une configuration optimale. Ces supports de culture peuvent acheminer l\u2019eau et l\u2019air vers les racines de mani\u00e8re \u00e0 reproduire les conditions naturellement pr\u00e9sentes sur Terre.<\/p>\n Ils sont souvent associ\u00e9s \u00e0 des granul\u00e9s d\u2019engrais \u00e0 lib\u00e9ration lente sp\u00e9cialement formul\u00e9s pour rem\u00e9dier aux probl\u00e8mes d\u2019absorption des nutriments5<\/sup>. La conception de nouveaux mat\u00e9riaux de culture et d\u2019engrais sp\u00e9cialis\u00e9s, capables d\u2019att\u00e9nuer les effets n\u00e9gatifs des voyages spatiaux, rev\u00eatira une importance cruciale pour les futures missions spatiales.<\/p>\n Sols<\/u><\/strong><\/p>\n \u00c0 plus long terme, les agences spatiales souhaiteront cultiver des aliments directement dans du r\u00e9golite martien ou lunaire trait\u00e9 afin de r\u00e9duire la masse du fret et d\u2019exploiter les ressources extraterrestres disponibles5<\/sup>. Ces sols pr\u00e9sentent plusieurs probl\u00e8mes connus qui rendent la culture des plantes difficile ; parmi ceux-ci figurent une granulom\u00e9trie trop fine (entra\u00eenant un manque de structure), une faible capacit\u00e9 de r\u00e9tention d\u2019eau et une mauvaise a\u00e9ration des racines8<\/sup>.<\/p>\n Ces sols sont \u00e9galement biologiquement inertes, d\u00e9pourvus des communaut\u00e9s microbiennes complexes que l\u2019on trouve sur Terre. Des exp\u00e9riences men\u00e9es sur Terre ont consist\u00e9 \u00e0 ajouter de la mati\u00e8re organique et du fumier pour r\u00e9duire le stress des plantes dans un sol martien synth\u00e9tique. Cependant, en l\u2019absence de mati\u00e8re organique en quantit\u00e9 suffisante, d\u2019autres solutions \u00e0 ces probl\u00e8mes seront n\u00e9cessaires. Des traitements et des additifs seront n\u00e9cessaires pour am\u00e9liorer les conditions de culture des sols extraterrestres, id\u00e9alement des solutions simples et efficaces \u00e0 mettre en \u0153uvre avec des ressources limit\u00e9es6<\/sup>. Il est clair que ce domaine technique pr\u00e9sente un fort potentiel d\u2019innovation et de protection par brevet.<\/p>\n Tant en microgravit\u00e9 que dans des sols non terrestres, des d\u00e9veloppements mat\u00e9riels pourraient \u00e9galement s\u2019av\u00e9rer n\u00e9cessaires pour cr\u00e9er des bacs de culture capables de g\u00e9rer correctement l\u2019eau, l\u2019air et le drainage \u2013 il s\u2019agit l\u00e0 aussi d\u2019un domaine pr\u00e9sentant un potentiel d\u2019innovation consid\u00e9rable.<\/p>\n Conclusions<\/u><\/strong><\/p>\n Les d\u00e9fis li\u00e9s \u00e0 la culture alimentaire dans l\u2019espace repr\u00e9sentent une opportunit\u00e9 majeure en mati\u00e8re d\u2019innovation, de collaboration et de d\u00e9veloppement commercial. Si ces avanc\u00e9es sont essentielles pour r\u00e9duire la d\u00e9pendance vis-\u00e0-vis des missions de ravitaillement terrestres et permettre une exploration spatiale plus autonome, leur impact ne devrait pas se limiter au secteur a\u00e9rospatial.<\/p>\n Bon nombre des technologies d\u00e9velopp\u00e9es aujourd\u2019hui, qu\u2019il s\u2019agisse de syst\u00e8mes d\u2019\u00e9clairage avanc\u00e9s, de traitements novateurs des semences, de substrats de culture alternatifs ou de m\u00e9thodes de culture \u00e9conomes en ressources, pr\u00e9sentent un potentiel \u00e9vident pour relever les d\u00e9fis agricoles urgents sur Terre.<\/p>\n En mettant en \u0153uvre une strat\u00e9gie de propri\u00e9t\u00e9 intellectuelle d\u00e8s les premi\u00e8res \u00e9tapes, les innovateurs peuvent prot\u00e9ger leurs produits et acqu\u00e9rir un avantage concurrentiel, attirer des investissements, faciliter les partenariats et cr\u00e9er des opportunit\u00e9s pour de futures concessions de licence et commercialisations.<\/p>\n R\u00e9f\u00e9rences<\/u><\/strong><\/p>\n 1 : Terzi et al., \u00ab From Sputnik to Starship : Estimating the experience curve of space launch technology \u00bb, PNAS Nexus, volume 5, num\u00e9ro 7, juillet 2026.<\/p>\n 2 : Perchonok MH, Cooper MR, Catauro PM. \u00ab Mission vers Mars : production et transformation alimentaires pour la derni\u00e8re fronti\u00e8re \u00bb. Annu Rev Food Sci Technol. 2012 ; 3(1) : 311\u2013330.<\/p>\n 3 : Asif Raihan, \u00ab Vers une vie durable dans l\u2019espace : une revue des technologies de contr\u00f4le environnemental et des syst\u00e8mes de survie \u00bb, Space Habitation, volume 2, num\u00e9ro 1, 2026<\/p>\n 4 : Valbuena MA, Manzano A, Vandenbrink JP, et al. Les effets combin\u00e9s de la microgravit\u00e9 r\u00e9elle ou simul\u00e9e et de la photoactivation par la lumi\u00e8re rouge sur les cellules m\u00e9rist\u00e9matiques des racines des plantes. Planta. 2018 ; 248(3) : 691\u2013704<\/p>\n 5 : De Micco V, Amitrano C, Mastroleo F, et al. La science et la technologie v\u00e9g\u00e9tales et microbiennes, pierres angulaires des syst\u00e8mes de survie bior\u00e9g\u00e9n\u00e9ratifs dans l\u2019espace. Npj Microgravity. 2023 ; 9(1) : 69.<\/p>\n 6 : Pooja Kasiviswanathan et al., L\u2019agriculture sur Mars : le traitement du r\u00e9golite basaltique et de simulants d\u2019eau saum\u00e2tre favorise la croissance des plantes, PLoS ONE 17(8) : e0272209. https:\/\/doi.org\/10.1371\/journal.pone.0272209<\/a><\/p>\n 7 : K.K. Sharma et al., Traitements des semences pour une agriculture durable \u2013 Une revue, Journal of Applied and Natural Science 7 (1) : 521 \u2013 539 (2015)<\/p>\n 8 : Jinghang Ding, Yuxuan Xu, Jungang Tan, Hong Zhang, Xin Xiong, Chuang Mei, Mingjie Li, Gengxin Xie, Comment rendre le sol lunaire propice \u00e0 la culture ? \u2013 Une revue, Science of The Total Environment, volume 948, 2024.<\/p>\n Cet article a \u00e9t\u00e9 r\u00e9dig\u00e9 par le conseil en brevets Louis Campbell<\/a><\/p>\n Vous trouverez ci-dessous d\u2019autres articles de notre s\u00e9rie consacr\u00e9e \u00e0 la Semaine mondiale de l\u2019espace : Pour plus d\u2019informations, contactez notre \u00e9quipe Transport, A\u00e9rospatiale et D\u00e9fense.<\/p>\n
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