Optimisation de la pro­duc­tion ali­men­taire en milieux extrêmes

L’Homme, pous­sé par une curio­si­té insa­tis­faite, a tou­jours repous­sé ses fron­tières et par­ti à la décou­verte de l’inconnu. Depuis les expé­di­tions en mer jusqu’à l’exploration spa­tiale de nom­breuses contraintes se sont dres­sées fac aux colons, notam­ment celle de l’alimentation des équi­pages. Les enjeux étant non seule­ment de sub­ve­nir aux besoins nutri­tion­nels et d’optimiser les per­for­mances du per­son­nel à bord mais aus­si d’envisager une pos­sible pro­duc­tion ali­men­taire durable arri­vée à des­ti­na­tion.

Subvenir aux besoins humains en milieu extrêmes

Hors de sa zone de confort et dans un envi­ron­ne­ment non adap­té, l’alimentation joue un rôle pri­mor­dial dans la sur­vie de l’homme. Le cas le plus évident étant les mis­sions spa­tiales. Comment les scien­ti­fiques sub­viennent à leurs besoins ali­men­taires dans un espace res­treint en qua­si-ape­san­teur ? Les pre­miers repas étant consti­tué de cube de taille d’une bou­chée, de poudres lyophilisées(on sur­gèle les ali­ments puis on retire l’eau conte­nue dans les cel­lules du pro­duit à l’aide d’une chambre à vide et en le chauf­fant légèrement,pour faire sor­tir l’eau et per­mettre une réhy­dra­ta­tion rapide) et d’aliments semi-liquides dans des tubes d’aluminium. La NASA a dû répondre aux plaintes des astro­nautes et amé­lio­rer son sys­tème. A par­tir du pro­gramme Apollo (19611975), l’alimentation en orbite autour de la Terre s’est consi­dé­ra­ble­ment mise au point. En effet, on trouve pour la pre­mière fois à bord de l’eau chaude ce qui per­mis de réhy­dra­ter plus faci­le­ment les ali­ments lyo­phi­li­sés et d’en amé­lio­rer le goût. La ques­tion du sto­ckage se pose main­te­nant dans un sys­tème où rien n’est lais­sé au hasard tant les risques sont grands pour le décol­lage, la mise en ape­san­teur et la retour sur Terre. En 1991, la « cui­si­nette » de la navette a été repen­sé pour peser un tiers de moins pour un volume dimi­nué de moi­tié par rap­port à ce que Skylab (pre­mière sta­tion spa­tiale de la NASA en 1973) pro­po­sait. On sépare en plu­sieurs par­ties le sto­ckage : une par­tie pour les repas quo­ti­diens, un com­par­ti­ment pour les EVA (Extra Vehicular Activity) qui contient 8 heures de nour­ri­ture et d’eau pour chaque mis­sion hors de la navette et enfin un « Safe Haven » per­met­tant de four­nir 22 jours pro­vi­sions en cas d’opérations d’urgence suite à une défaillance à bord. Chaque pro­duit ali­men­taire pos­sède une durée de conser­va­tion de 2 ans.

Optimiser nos capa­ci­tés ?

On peut défi­nir un envi­ron­ne­ment extrêmes comme un contexte exté­rieur qui demande à l’individu des per­for­mances phy­siques et psychologiques.Perturbant le corps et l’esprit, il est impor­tant de réflé­chir à des moyens de boos­ter l’individu afin de l’aider à vivre au mieux dans ce nou­vel envi­ron­ne­ment.

Surprenant mais vrai, les repas pré­pa­rés pour les astro­nautes sont prin­ci­pa­le­ment des pro­duits dis­po­nibles dans les épi­ce­ries. Ils suivent néan­moins tous un pro­gramme nutri­tion­nel néces­saire pour des mis­sions dans l’espace « Recommended Dietary Allowances » pour les vita­mines et les miné­raux. Les besoins calo­riques sont cal­cu­lés pour chaque pas­sa­gers avec une for­mule appe­lée BEE (basal ener­gy expen­di­ture) en fonc­tion de la masse, de la taille,de l’âge et du sexe de l’individu. Comme vu pré­cé­dem­ment, les astro­nautes ont accès à une large varié­tés de menus. Ils peuvent même en confec­tion­ner eux-même avant d’être vali­dé par des dié­té­ti­ciens. L’aspect psy­cho­lo­gique entre en jeu. En orbite, les symp­tômes de dépres­sion et d’anxiété ne sont pas rares, on cherche à les évi­ter en appor­tant un nombre adé­quates de glu­cide, d’acides ami­nés et d’eau essen­tiel au bon balan­ce­ment de l’humeur et des sen­ti­ments.

Adapter l’environnement, contour­ner les contraintes

Face aux pro­blèmes cli­ma­tiques sur Terre, les scien­ti­fiques ont cher­ché à déve­lop­per des tech­niques qui per­mettent des cultures et une ali­men­ta­tion durable.

Les mani­pu­la­tions génétiques,permettant d’implanter des gènes sélec­tion­nés sur cer­taines espèces de plantes,ont ouvert la porte à une agri­cul­ture résis­tante aux contraintes cli­ma­tiques. Pamela Ronald,biologiste amé­ri­caine, a tra­vaillé sur la méta­gé­nèse (croi­se­ment de gènes de plu­sieurs espèces) et a per­mis de créer une espèce de riz pou­vant résis­ter 18 jours inon­dée (grâce au gène sub1 qui rend le riz 3,5 fois plus résis­tant), une inno­va­tion par­ti­cu­liè­re­ment effi­cace face à la mous­son en Inde.

Certaines espèces reviennent à jours, héri­tage des peuples pri­mi­tifs pos­sé­dant une agri­cul­ture bien loin de nos rouages modernes. L’Amaranthus, ban­ni par les conquis­ta­dors, était une source très impor­tante pour les Aztèques, elle est redé­cou­verte aujourd’hui grâce à ses qua­li­tés nutri­tion­nelles com­plètes et sa capa­ci­té à pous­ser dans des condi­tions cli­ma­tiques dif­fé­rentes. La gre­nade, très implan­té en Iran et dans le bas­sin médi­ter­ra­néen, est par­fai­te­ment adap­tée à des cli­mats très secs. Très riche en vita­mine C, anti­oxy­dants, man­ga­nèse et autres nutri­ments, a confé­ré à ce fruit une place impor­tante dans les écrits de dif­fé­rentes cultures et reli­gions. Ces deux plantes sont un exemple de la manière dont la nature a su contour­ner les contraintes. Ces cas par­mi tant d’autres ont ame­né les scien­ti­fiques à se poser la ques­tion de l’eau dans l’agriculture moderne, de ses gas­pillages et pertes dans les hec­to­litres uti­li­sés aujourd’hui dans cer­taines régions.

Tout ceci nous amène à une réflexion finale : sommes-nous capables de déve­lop­per une agri­cul­ture dans un envi­ron­ne­ment extra­ter­restre ?

Mars étant le pro­chain objec­tif des mis­sions spa­tiales, un des enjeux sera d’apporter assez de pro­duits ali­men­taires pour le voyage et pour les dif­fé­rentes mis­sions sur le sol mar­tien. Diverses expé­riences au NASA’s Kennedy Space Center ont simu­lé un « jar­din mar­tien ». Contrairement à un sol « ter­rien » qua­li­fié d’organique (insectes, vers,éléments liés à la vie des plantes), Mars est recou­verte de régo­lithe (roche vol­ca­nique) et pos­sède des métaux lourds (cad­mium, plomb,mercure) pou­vant être absor­bés par la plante la ren­dant toxique. Les cher­cheurs ont uti­li­sé 45 kilo­grammes de sol Hawaïen choi­sis grâce à sa cor­res­pon­dance avec les don­nées spec­trales récu­pé­rées par les satel­lites orbi­tant autour de la pla­nète rouge. Durant les recherches effec­tuées au centre de recherche tech­no­lo­gique de Floride, 3 façon de culti­ver on était tes­té en paral­lèle : dans la simu­la­tion du sol mar­tien sans nutri­ments, avec nutri­ments et dans un ter­reau ordi­naire. Pour 30 graines plan­tées seule­ment 15 se sont déve­lop­pées. En revanche, leurs racines ne sont pas aus­si résis­tantes que les plants en ter­reau ordi­naire. Il est impor­tant de noter que la fré­quence de ger­mi­na­tion est de 2 ou 3 jours plus lentes. Ce qui pose de nou­veaux enjeux concer­nant l’anticipation du cycle de la plante en « temps mar­tien » et la gra­vi­té. Bien évi­dem­ment, des études plus appro­fon­dies doivent être menées pour régler la ques­tion des métaux lourds dans le sol et l’impact à long terme sur le corps humain.

SOURCES :

https://​www​.nasa​.gov/​a​u​d​i​e​n​c​e​/​f​o​r​s​t​u​d​e​n​t​s​/​p​o​s​t​s​e​c​o​n​d​a​r​y​/​f​e​a​t​u​r​e​s​/​F​_​F​o​o​d​_​f​o​r​_​S​p​a​c​e​_​F​l​i​g​h​t​.​h​tml

https://books.google.fr/books?id=7znLAwAAQBAJ&pg=PA107&lpg=PA107&dq=food+optimisation+in+extreme+environments&source=bl&ots=M9eb63YxpX&sig=HW_oSG9oEMo9tFsQXCrHg3U7YAg&hl=fr&sa=X&ved=0ahUKEwiFlar9tvbQAhVJnRoKHe6DAZEQ6AEIYDAI#v=onepage&q=food%20optimisation%20in%20extreme%20environments&f=false

http://​www​.scien​ce​di​rect​.com/​s​c​i​e​n​c​e​/​a​r​t​i​c​l​e​/​p​i​i​/​S​0149763409000724

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http://​spa​ce​ref​.com/​b​i​o​l​o​g​y​/​l​e​a​r​n​i​n​g​-​h​o​w​-​t​o​-​g​r​o​w​-​p​l​a​n​t​s​-​o​n​-​m​a​r​s​.​h​tml

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