Expérience avancée sur les plantes en orbite (APEX-Cambium)

La première étude du Canada portant sur la croissance des arbres dans l'espace

L'astronaute de l'Agence spatiale canadienne (ASC) Bob Thirsk reçoit des directives de la part du chercheur principal de l'expérience, Rodney Savidge. (Source : ASC)

Malgré tous les fonds consacrés à la recherche forestière, on met relativement peu l'accent sur la physiologie fondamentale... « On ne comprend pas comment les arbres font du bois. »

Rod Savidge, Université du Nouveau Brunswick (UNB)

Au cours de son expédition de longue durée à bord de la Station spatiale internationale (ISS), l'astronaute de l'Agence spatiale canadienne (ASC) Bob Thirsk a effectué une tâche pour le moins inhabituelle, c'est-à-dire plier des tiges de saule en boucles. Non, il n'a pas entrepris le tressage de paniers comme passe-temps! Il a réalisé plutôt une expérience connue sous le nom d'APEX-Cambium (Expérience avancée sur les plantes en orbite). Financée par l'ASC, l'expérience APEX-Cambium contribuera à déterminer le rôle de la pesanteur dans la formation des différents types de bois.

Observation microscopique de cellules

Observation par microscopie du bois de réaction dans une tige en boucle. La zone de bois de réaction est située au niveau de la ligne rouge. (Source : Agence spatiale canadienne)

D'après Rodney Savidge, physiologue des arbres à l'UNB et chercheur principal de l'expérience, les parties d'un arbre qui ne sont pas verticales développent une certaine forme de bois sur un côté et une autre forme de l'autre côté. Ce bois est connu sous le nom de « bois de réaction », et le mélange des différentes sortes de bois fait que certains arbres sont plus appropriés pour certaines utilisations (construction, fabrication du papier). Les scientifiques pensent que le bois de réaction est créé en réponse à la pesanteur, mais ils n'ont pas encore été en mesure de le prouver.

L'expérience de M. Savidge révélera si ce bois de réaction va se développer sur les côtés supérieurs du dessus et du dessous de boucles de saule dans des conditions d'apesanteur, comme c'est le cas sur Terre.

« S'il n'y a pas de bois de réaction qui se développe dans les boucles aux endroits attendus, cela indiquera que, sur Terre, le poids causé par la pesanteur est en cause », a déclaré M. Savidge.

Le cambium est un tissu végétal qui est à l'origine de la création de bois dans les arbres. Ce tissu remarquable permet au tronc et aux branches de prendre du volume et fournit à l'arbre la résistance nécessaire pour se tenir debout pendant sa croissance.

Des tiges de saule font l'objet d'un test

Des tiges de saule font l'objet d'un test à l'aide d'un outil spécial mis au point par l'Agence spatiale canadienne (ASC). (Source : ASC)

Test sur des saules dans l'incubateur ABRS

Test sur des saules dans l'incubateur Système de recherche biologique avancée (ABRS). (Source : Agence spatiale canadienne)

Visionnez une vidéo du professeur Savidge de l'Université du Nouveau Brunswick (UNB) préparant des échantillons de saule. (Source : Agence spatiale canadienne)

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Les tiges en boucle, ainsi que des tiges témoins non pliées, ont été placées dans le système ABRS (Système de recherche biologique avancée), un incubateur dans lequel elles ont été cultivées pendant un mois environ avant d'être renvoyées sur Terre. Le développement se produit dans le cambium, une couche de tissu produisant des cellules qui finissent par se transformer en bois et en écorce (c'est pourquoi l'expérience est désignée APEX-Cambium).

On comparera les échantillons spatiaux à des échantillons qui auront été cultivés au sol dans la version terrienne de l'incubateur ABRS.

« On tente d'obtenir une seule variable, c'est-à-dire le poids », a ajouté M. Savidge.

Cette recherche a pour but d'améliorer les connaissances sur les processus biologiques fondamentaux des arbres. Malgré tous les fonds consacrés à la recherche forestière, on met relativement peu l'accent sur la physiologie fondamentale. D'après M. Savidge, on ne comprend pas comment les arbres font du bois.

Il a ajouté que les mesures mises en œuvre pour accélérer la croissance des arbres à des fins d'exploitation commerciale ont fait augmenter la quantité de bois de réaction présente dans les arbres de plantation, et cela le préoccupe beaucoup. Cette recherche viendra compléter les travaux visant à comprendre si nous poussons le développement des arbres trop loin et trop vite.

Cette expérience est l'une des raisons pour lesquelles la mission Expedition 20/21 à bord de l'ISS a été essentielle, tout comme le rôle qu'a joué le Dr Thirsk dans le cadre de l'expérience APEX Cambium. Bob Thirsk s'est occupé de marquer, de mesurer, de faire pousser et de modifier — au moyen d'un outil spécial mis au point par l'ASC en collaboration avec M. Savidge — dix-huit plants de saules. De ce nombre, douze ont été pliés en boucles et six ont poussé librement (ce groupe constituera le groupe témoin). Au terme d'une période de trente jours, un astronaute a recueilli les plants en boucles et les plants témoins, et les a préservé dans une solution spéciale en vue de leur retour sur Terre. Une fois les plants rapatriés, M. Savidge analysera les résultats de l'expérience.

APEX-Cambium est un projet conjoint de l'ASC et de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), celle-ci fournissant l'incubateur ABRS. Le projet comporte également une seconde expérience réalisée par des chercheurs américains qui vise à détecter les stresseurs qui agissent sur l'expression génétique des plantes supérieures dans l'espace. M. Rodney Savidge, de l'UNB, dirige l'équipe scientifique canadienne en collaboration avec l'ASC. L'entreprise Bionetics, située au Space Life Sciences Laboratory (SLSL) du Kennedy Space Center de la NASA, est le sous-traitant de la NASA qui a développé l'incubateur utilisé pour l'expérience. Grâce à une étroite collaboration avec le SLSL de la NASA au cours des trois dernières années, les arbres utilisés pour l'expérience croissent dans les meilleures conditions. L'ASC gère le projet et fournit à l'équipe le financement et l'expertise opérationnelle nécessaires au succès de la mission. APEX-Cambium comportera une seconde expérience réalisée par des chercheurs américains qui visera à détecter les stresseurs agissant sur l'expression génétique des plantes supérieures dans l'espace.

D'abord, M. Savidge place et fixe une gaule dans un outil conçu spécialement pour plier les tiges, et forme une boucle avec la tige souple de la gaule à l'aide de cet outil. Le plant est ensuite étiqueté et photographié afin que sa croissance, en particulier à l'endroit où se trouve la boucle, puisse être mesurée.

On a fait pousser environ 150 plants pour l'expérience APEX-Cambium, mais seulement 18 des meilleurs spécimens ont été choisis pour séjourner dans l'espace. On fait pousser les plants dans des tubes contenant des nutriments, de la sphaigne, de la mousse et du charbon de bois afin de s'assurer que les racines restent humides et se développent correctement.

Un plant de saule fait l'objet d'un test

Un plant de saule fait l'objet d'un test dans l'outil servant à plier les tiges en boucle. (Source : Agence spatiale canadienne)

M. Rodney Savidge de l'Université du Nouveau Brunswick examine des spécimens de saules

M. Rodney Savidge de l'Université du Nouveau Brunswick (UNB) examine des spécimens de saules. M. Savidge est le chercheur principal de l'expérience APEX-Cambium. (Source : Agence spatiale canadienne)