Des plantes dans la Station Spatiale Internationale

Parmi les stimuli perçus, le facteur « gravité » est une force incontournable de l'environnement terrestre. Il joue un rôle essentiel dans l’orientation de la croissance des plantes (le gravitropisme), offrant l’avantage unique aux racines de pénétrer dans le sol et d’y puiser les éléments minéraux et aux organes aériens de croître verticalement. La gravité a donc un rôle crucial dans le contrôle de la posture des tiges et dans la progression des racines dans le sol.

À l’origine de la perception de la gravité se trouvent des cellules, appelées statocytes et qui, dans le cas des racines, sont localisées dans la pointe racinaire. Ces cellules ont la particularité de posséder de volumineux amyloplastes (organites cellulaires riche en amidon) dont la densité est supérieure à celle du cytoplasme environnant, ce qui provoque leur sédimentation sous l’effet de la pesanteur. Si l’on modifie l’orientation de la racine par rapport à la gravité ou l’intensité de la gravité (obtenue en micropesanteur), la répartition des amyloplastes changent. Par ailleurs, il a été mis en évidence que les mouvements de ces organites ont une influence sur l’homéostasie du calcium des cellules.

Afin de bien d’élucider les mécanismes de perception de la gravité, un point important est de déterminer le seuil de la sensibilité gravitropique. La détermination de ce seuil est impossible sur terre, où le facteur gravité est omniprésent. L’expérience spatiale précédente, Gravi-1 a permis de l’estimer à 2,0x10^-3g (Driss-Ecole et al, 2008). L’objectif de Gravi-2 est de relier cette valeur à des mécanismes cellulaires dont l’homéostasie du calcium cytosolique. L’expérience Gravi-2 conduira aussi à mieux comprendre les processus qui résultent d’un changement de la répartition des amyloplastes.

Des graines de lentille ont été placées dans des unités expérimentales dans le laboratoire-partenaire à Toulouse (GSBMS), puis ont été envoyées par l’ESA au Kennedy Space Center aux Etats Unis. Elles ont ensuite été embarquées à bord d’une capsule Dragon du lanceur Falcon 9 au cours de la mission SpaceX3. Les unités expérimentales contenant les graines de lentille ont été stockées dans une enceinte thermostatée dans l'ISS, en microgravité contrôlée, jusqu’à leur hydratation par l’astronaute américain, Rick Mastracchio.

Après 30 heures de croissance, les jeunes germinations ont été soumises à des accélérations de 5x10^-3g à 2 g, conduisant à un déplacement des amyloplastes. A la suite de l’application de l’une de ces stimulations, une fixation chimique a été déclenchée automatiquement. A l’issue du vol spatial, les unités expérimentales ont été acheminées au GSBMS à Toulouse puis au PIAF où l’équipe scientifique débutera la phase d’analyses. La distribution des amyloplastes, la localisation des protéines affines du calcium, la compartimentation du calcium libre, ainsi que l’expression de gènes-candidats au sein des cellules de la pointe racinaire seront analysées.

• Contact scientifique : Valérie Legué, UMR INRA/UBP PIAF

• Responsable de la thématique Sciences de la Vie dans l'espace : Guillemette Gauquelin-Koch, CNES

• Le blog de l'expérience Gravi-2
• L'expérience Polca (2009)