Retour des semences d’espèces cultivées envoyées dans l’espace dans le cadre d’un projet AIEA/FAO visant à contribuer à l’alimentation dans le contexte du réchauffement mondial

Rome/Vienne – Le retour sur Terre des semences envoyées dans l’espace l’an dernier marque une nouvelle étape importante dans les efforts déployés conjointement par l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) et l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) en vue de mettre au point des cultures résilientes pouvant contribuer à produire des aliments en quantité suffisante à l’heure du réchauffement planétaire. 

Les plantes évoluent naturellement pour pousser dans leur environnement, mais les cultures peinent à suivre le rythme actuel du changement climatique. Tandis que la planète se réchauffe et la population mondiale augmente, les agriculteurs du monde entier ont des difficultés à satisfaire la demande alimentaire. Pour les aider et améliorer la sécurité alimentaire mondiale, l’AIEA et la FAO, par l’intermédiaire du Centre mixte FAO/AIEA (Techniques nucléaires dans l’alimentation et l’agriculture), ont envoyé des semences dans l’espace pour déterminer si le rayonnement cosmique pouvait accélérer l’adaptation génétique naturelle de cultures dont nous avons grand besoin. Ces semences étant de retour sur Terre, les scientifiques peuvent commencer à analyser les résultats. 

Parties le 7 novembre 2022 de la base de lancement de la NASA située sur l’île de Wallops, en Virginie (États-Unis), les semences d’Arabidopsis et de sorgho – sélectionnées en raison des nombreuses données scientifiques disponibles à leur sujet permettant une comparaison – ont quitté la Station spatiale internationale, où elles ont passé environ cinq mois, à bord du vaisseau cargo SpaceX CRS-27 le 15 avril à 17 h 05 (heure d’été d’Europe centrale) et ont fait un amerrissage avec parachute au large des côtes de la Floride (États-Unis) à 22 h 58. Elles vont maintenant entreprendre leur voyage retour vers les laboratoires du Centre mixte FAO/AIEA (Techniques nucléaires dans l’alimentation et l’agriculture), à Seibersdorf (Autriche), où on les examinera et analysera à la recherche de caractères souhaités.  

«Le projet cosmique relatif aux semences est un projet très particulier. Il pourrait avoir un véritable impact sur la vie des populations dans un avenir pas si lointain, nous aidant à cultiver des végétaux plus résistants et à nourrir davantage de personnes», a expliqué le Directeur général de l’AIEA, M. Rafael Mariano Grossi. «Certes, les scientifiques de l’AIEA et de la FAO font muter des semences depuis 60 ans et ont créé des milliers de variétés plus résistantes au profit de l’humanité, mais c’est la première fois que nous réalisons des expériences dans un domaine aussi passionnant que l’astrobiologie», a indiqué M. Grossi. 

«Maintenant que les semences sont de retour sur Terre, nous pouvons examiner les effets du rayonnement cosmique, de la microgravité et des températures extrêmes et les comparer avec ceux induits dans nos laboratoires conjoints. Cette expérience novatrice peut aider à mettre au point des cultures capables de s’adapter au changement climatique et contribuer à accroître la sécurité alimentaire mondiale», a déclaré le Directeur général de la FAO, M. Qu Dongyu. 

Les semences vont être soumises à un processus phytosanitaire pour l’importation requis pour le transport de matériel végétal impliquant le franchissement de frontières nationales, afin de réduire au minimum le risque d’introduction de nouveaux organismes nuisibles, avant d’arriver à leur destination finale, à savoir les laboratoires. 

En laboratoire, l’exposition au rayonnement se fait généralement à l’aide d’un appareil à rayons gamma et à rayons X qui accélère le processus de variation génétique spontanée. Les scientifiques s’emploient à détecter les caractères intéressants acquis par les semences irradiées et à les introduire dans les générations suivantes. Ainsi, les plantes acquièrent plus vite les qualités souhaitées, notamment la résistance aux maladies et la tolérance à la sécheresse. L’exposition à un rayonnement plus large et plus fort dans l’espace, associée à d’autres conditions extrêmes, comme la microgravité et la température, peut induire des modifications génétiques que ne produirait normalement pas l’exposition aux rayonnements sur Terre. 

«Il s’agit de la première étude de faisabilité menée par la FAO et l’AIEA pour déterminer les effets du rayonnement cosmique, de la microgravité et des températures extrêmes sur le génome et la biologie des végétaux, en vue d’induire des variations génétiques suffisantes pour améliorer l’adaptation aux effets du changement climatique», indique Mme Shoba Sivasankar, Chef de la Section de la sélection des plantes et phytogénétique au Centre mixte FAO/AIEA. 

Chez Arabidopsis, type de cresson dont la culture est simple et peu coûteuse et qui produit de nombreuses semences, on examinera la tolérance à la sécheresse, à la salinité et à la chaleur. Dans le sorgho, céréale riche en nutriments pouvant être cultivée sur des sols arides et résistante aux changements climatiques, on recherchera des caractères intéressants en matière de résilience face au changement climatique. Les semences des deux végétaux seront mises en culture afin d’obtenir la génération suivante avant de sélectionner les caractères. Pour Arabidopsis, qui pousse plus vite, les premiers résultats pourraient être disponibles en octobre 2023, suivant le moment où les semences arriveront aux laboratoires de Seibersdorf. 

On extraira et séquencera l’ADN de ces deux espèces cultivées afin de comparer les changements survenus dans les semences irradiées en laboratoire, dans celles qui ont été placées dans la Station spatiale internationale et dans celles placées à l’extérieur de cette station, qui ont subi une exposition totale au rayonnement cosmique, à la microgravité et à des températures extrêmes. Ces comparaisons, ainsi que l’analyse comparative de la biologie des végétaux, aideront à comprendre si les conditions spatiales difficiles ont un effet extrêmement précieux pour l’amélioration des cultures et pourraient potentiellement bénéficier aux populations sur Terre. 

Contexte 

Depuis près de 60 ans, le Centre mixte FAO/AIEA, situé à Vienne (Autriche), contribue à faire avancer la recherche sur la sélection végétale faisant appel aux rayonnements aux fins de la mise au point de nouvelles variétés agricoles. Dans l’histoire de l’agriculture végétale, la sélection naturelle et la sélection par mutation ont été les moteurs de la domestication des espèces cultivées et de la sélection végétale. Elles sont à la base de l’adaptation génétique des plantes à un environnement en évolution et conduisent à l’amélioration des cultures. À ce jour, plus de 3 400 nouvelles variétés de plus de 210 espèces végétales ont été développées grâce à la variation génétique induite par le rayonnement et à la sélection par mutation – notamment nombre de cultures vivrières, de plantes ornementales et d’arbres utilisées par les agriculteurs dans 70 pays.