En 1991, cinq ans à peine après l’explosion, des scientifiques pilotant des robots à distance dans les ruines du réacteur n°4 de Tchernobyl ont fait une découverte qui a bousculé les certitudes biologiques les mieux établies : une moisissure noire croissait à l’intérieur du réacteur, dans la zone de contamination maximale. Non seulement il y avait de la vie dans l’endroit le plus radioactif de la planète, mais elle semblait prospérer. Pas malgré les radiations. Grâce à elles.
En 1997, la microbiologiste Nelli Zhdanova explorait les ruines du réacteur n°4, l’un des lieux les plus radioactifs au monde, et y découvrit des moisissures noires installées sur les murs, les plafonds et jusque dans les conduits métalliques. Leur présence n’était pas un simple effet secondaire de la disparition des humains : dans les sols contaminés autour de la centrale, Zhdanova avait déjà observé des champignons poussant en direction des particules radioactives. Un comportement que les biologistes ont baptisé radiotropisme, soit l’exact équivalent d’une plante qui se tourne vers le soleil, à ceci près que la source d’énergie en question désintègre l’ADN des autres organismes.
À retenir
- Des champignons noirs croissent plus vite dans les radiations intenses, défiant tout ce qu’on croyait savoir
- Un pigment ordinaire, la mélanine, agit comme un semi-conducteur biologique capable de transformer l’énergie radioactive
- Une couche de 21 cm de ces champignons pourrait protéger les astronautes des radiations martiennes mieux que le plomb
Sommaire
- La mélanine, ce pigment qui mange les rayons gamma
- L’expérience à bord de la Station spatiale internationale
- Un bouclier vivant plutôt que du plomb
La mélanine, ce pigment qui mange les rayons gamma
Cette découverte fut documentée dès 2007 dans la revue PLOS One et dans Nature en 2008, mettant en évidence un processus rare appelé radiosynthèse, par lequel le champignon convertit les radiations en énergie chimique, grâce à un pigment bien connu : la mélanine. Le même pigment qui colore notre peau et nos cheveux. La biologie réutilise donc un outil ordinaire pour accomplir quelque chose d’extraordinaire.
Une équipe dirigée par Ekaterina Dadachova à l’Albert Einstein College of Medicine a démontré expérimentalement que les champignons mélanisés comme Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans et Wangiella dermatitidis augmentaient leur biomasse sous radiation intense, tout en assimilant davantage de carbone. Résultat concret : exposés à du césium radioactif, ces champignons mélanisés croissent jusqu’à 10 % plus vite que les mêmes champignons non irradiés. Pour certaines espèces, l’effet est encore plus spectaculaire : des champignons comme Cryptococcus neoformans avec de hautes concentrations de mélanine montrent une croissance accélérée jusqu’à trois fois leur vitesse normale lorsqu’ils sont exposés à des niveaux de radiation gamma environ 500 fois supérieurs aux niveaux environnementaux.
Au niveau biochimique, le processus de radiosynthèse implique une interaction complexe entre la mélanine et les électrons libérés par les radiations ionisantes. La mélanine, un polymère hétérogène avec des structures aromatiques conjuguées, agit comme un semi-conducteur biologique, capable de faciliter le transport d’électrons à travers son réseau moléculaire. L’équipe de Dadachova a également découvert que lorsqu’elles étaient exposées aux radiations, les molécules de mélanine des champignons changeaient de forme, ce qui les rendait quatre fois plus capables d’effectuer des réactions chimiques métaboliques. Un mécanisme d’amplification intégré, auto-activé par la menace elle-même.
Il faut toutefois nuancer. Les termes « radiotrophie » ou « phototropie » ne sont pas à prendre au sens littéral : ces organismes ne « mangent » pas les radiations, ils s’en servent plutôt comme source d’énergie pour notamment accélérer la digestion des nutriments qu’ils ingèrent par ailleurs. La distinction est fondamentale : ce n’est pas de la magie, c’est de la biochimie, même si le mécanisme précis reste partiellement inexpliqué.
L’expérience à bord de la Station spatiale internationale
En décembre 2018, des chercheurs ont placé une boîte de Petri contenant le champignon Cladosporium sphaerospermum à bord de l’ISS pour 30 jours, analysant sa capacité à bloquer les radiations. Un côté de la boîte était inoculé avec des champignons, l’autre servait de contrôle sans fungi. Sous la boîte de Petri, un détecteur de radiations.
À maturité complète, les radiations mesurées sous une couche d’environ 1,7 mm de ce champignon mélanisé étaient 2,17 % plus faibles que dans le groupe contrôle. Cette réduction est attribuée au radiotropisme du champignon et à sa teneur en mélanine. Deux pour cent, c’est modeste dit comme ça. Mais la couche faisait moins de deux millimètres d’épaisseur. Et le champignon, loin d’être épuisé par l’expérience, a poussé environ 21 % plus vite que sur Terre, ce qui signifie que sa capacité à agir comme bouclier protecteur pourrait se renforcer à mesure qu’une mission avance.
La projection qui découle de ces mesures est celle qui a retenu l’attention des ingénieurs spatiaux. Selon les calculs des chercheurs, une couche de 21 centimètres de ce champignon pourrait potentiellement protéger contre la dose de radiations reçue sur la surface de Mars. Pour donner une échelle : les parois anti-radiations actuellement envisagées pour les missions martiennes sont massives, coûteuses et doivent être lancées depuis la Terre. Ce bouclier biologique pourrait être cultivé sur place à partir d’un échantillon de quelques grammes seulement.
Un bouclier vivant plutôt que du plomb
Pour protéger les astronautes qui s’aventurent au-delà de la magnétosphère terrestre, une protection passive avancée est vivement recherchée. La biotechnologie séduit par son aptitude à l’utilisation des ressources in situ, à l’auto-régénération et à l’adaptabilité. Le plomb, lui, ne pousse pas tout seul.
Utiliser des matériaux à base de champignons pour construire des habitats sur la Lune ou Mars réduirait drastiquement le poids à lancer depuis la Terre et pourrait offrir une protection naturelle et auto-réparatrice contre les radiations cosmiques. La biomasse fongique ou la mélanine peuvent être intégrées à des ressources in situ abondantes comme le régolite martien, selon le concept de « biolith » martien. Un mur fait de champignons noirs et de poussière de Mars : l’architecture n’a pas fini de se réinventer.
La NASA étudie déjà des prototypes de myco-architecture, des murs et meubles faits de champignons, potentiellement auto-réparateurs et capables d’absorber les radiations. Un habitat qui se répare lui-même en se nourrissant de ce qui menace ses occupants, c’est une idée qui aurait paru farfelue en 1986 quand le réacteur n°4 explosait. Selon Ekaterina Dadachova, ces champignons radiophages pourraient être apparus au début du Crétacé, période pendant laquelle la Terre a connu une inversion du champ magnétique terrestre, phénomène qui a dépouillé la planète de son bouclier protecteur contre les rayons cosmiques. Ce qui tue, dans la bonne dose et sur le bon organisme, peut donc aussi façonner.
Une limite reste posée sur la table par les scientifiques eux-mêmes : le mécanisme exact de la radiosynthèse n’est pas encore entièrement prouvé. Des chercheurs soulignent que la croissance accélérée en orbite pourrait aussi être due à la microgravité, et le processus de conversion d’énergie n’a pas été formellement démontré. Ce champignon ne détruit pas les radio-isotopes, ne décontamine pas les sols. Ce qu’il fait, c’est transformer une contrainte létale en ressource. Un principe que les ingénieurs de demain pourraient bien emprunter, non pas en copiant l’organisme, mais en synthétisant industriellement la mélanine fongique pour l’intégrer à de nouveaux matériaux de blindage passif, sans avoir besoin d’une seule spore vivante à bord.
Sources : futura-sciences.com | bunkl.fr