« Mesurer le stress » des plantes : Flex, le satellite qui scrute l’état de santé de la végétation

Observer la photosynthèse depuis l’espace : c’est l’ambition du satellite Flex (FLuorescence EXplorer), conçu et fabriqué par Thales Alenia Space.

Coentreprise du français Thales et de l’italien Leonardo, le constructeur dispose de laboratoires à Cannes, où l’engin a été assemblé. Son instrument central, un spectromètre baptisé « Floris », sera bientôt capable, en décomposant la lumière, de cartographier la fluorescence de la végétation à l'échelle mondiale.

Un lien direct entre photosynthèse et fluorescence

« La fluorescence est la mesure la plus proche que nous ayons du fonctionnement du mécanisme de la photosynthèse, observable depuis l’espace », explique Marco Celesti, chercheur en imagerie optique à l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’un des initiateurs du projet.

Lors de la photosynthèse, les plantes émettent un très faible signal fluorescent, invisible à l'œil nu, qui varie selon les conditions environnementales (sécheresses intenses, inondations, présence de ravageurs…) et leur santé.

Le rôle de « Floris » sera de « quantifier l'activité photosynthétique en lien avec le stress environnemental subi par les plantes », résume Thales Alenia space. Autrement dit, il permettra de mesurer l’état de stress des plantes et leurs réactions sur un territoire donné, avec une résolution de 300 mètres (chaque pixel représentant une zone de 300 × 300 mètres au sol). Un degré de précision inédit pour ce type d’observation. En fonction de la latitude, Flex repassera au-dessus d’un même lieu tous les 10 à 28 jours.

« Une vue agrandie sur certaines zones spécifiques »

« Nous pouvons travailler à grande échelle, en termes d’étendue spatiale, c’est-à-dire observer l’ensemble du globe de manière répétée au fil du temps. En même temps, nous pouvons obtenir une sorte de vue agrandie sur certaines zones spécifiques lorsque nous en avons besoin », détaille Marco Celesti. Il souligne également l’intérêt d’avoir un instrument dédié permettant d’observer toutes les couleurs du signal : « il n’existe pas une seule couleur de fluorescence, mais plusieurs nuances dans le rouge et le proche infrarouge, qui fournissent différentes informations sur la photosynthèse ».

Ce niveau de détail pourrait intéresser d’autres chercheurs travaillant avec l’Europe afin de renforcer l’application de la réglementation du vieux continent sur la déforestation. Selon Michel Dubois, expert référent en sciences de l'agriculture à l'université UniLaSalle, en observant les longueurs d’ondes émises au-dessus d’une fôret, il deviendra possible de déterminer les espèces qui y sont présentes, ou du moins, de déterminer leur diversité et leur densité. Une forêt native primaire, par exemple, présentera « une variabilité assez grande de la fluorescence, en fonction des espèces qui s’y trouvent », indique-t-il. À l’inverse, une forêt rasée puis remplacée par une monoculture de palmiers à huile enverrait des longueurs d’ondes beaucoup plus homogènes.

Mieux comprendre le cycle du carbone

Au-delà du stress des végétaux, Flex doit aussi améliorer la compréhension de la circulation du carbone entre végétation et atmosphère, ainsi que les effets de la photosynthèse sur les cycles du carbone et de l’eau.

Si le cycle du carbone est aujourd’hui largement documenté, il subsiste des incertitudes comme le souligne Marco Celesti : « nous avons énormément étudié le sujet et utilisé cinquante années de séries temporelles sur la « verdure » des végétaux pour mieux comprendre. Mais lorsqu’il s’agit de la réaction des plantes aux événements de stress à l’échelle régionale et mondiale, nous n’en savons pas encore assez pour faire des prédictions précises ».

Anticiper les réactions des plantes

S’il devenait possible d’anticiper les réactions des plantes face à un stress environnemental, ces recherches trouveraient sans doute rapidement des applications concrètes. En cas de validation du lien entre fluorescence et état de santé de la plante, « on peut imaginer faire quelque chose de beaucoup plus calibré, d’opérationnel, et qui permettrait de proposer des services de surveillance, et ensuite d'optimiser l'agriculture », explique Thierry Huiban, le directeur de projet de Thales.

« Tout ce qui est culture, est l'enjeu de la survie humaine si on est un peu pessimiste », ajoute-t-il. Il s’agit donc d’identifier « des signes annonciateurs du fait que la plante va bien. On peut imaginer, derrière, arriver assez tôt sur la dégradation de l'état pour mesurer le stress le plus tôt possible, et ne pas attendre que la plante soit morte pour se rendre compte qu'elle a été stressée et perdre la récolte ».

Des applications concrètes

Charles Vaury, directeur santé des sols de Syngenta, y voit déjà des applications très concrètes : « si demain on est capable de se dire, quand on a tel niveau de signal, c'est qu'il y a un ravageur de type champignon qui attaque la plante, nous pourrons entraîner le modèle et vérifier que c'est toujours vrai. Et dans 95% des cas, quand nous aurons ce signal qui sera détecté, idéalement en avance, nous pourrons dire attention, il y a une attaque de pathogène, il va falloir traiter, il va falloir intervenir ». Mais pour lui, les mesures par satellite ne suffisent pas. Il faudra les coupler avec des observations de terrain, sans négliger l’expérience des agriculteurs sur leur propre récolte : « en observent une feuille de blé, ils savent détecter les signes de rouille, et comment il faut traiter ».

Néanmoins, pouvoir prédire les récoltes peut devenir un atout majeur dans la manche des paysans pour mieux valoriser leur production. Si, par exemple, « un récoltant sait qu'il va faire une très bonne récolte, mais qu'au niveau collectif, elle va être mauvaise, il a intérêt à stocker sa production, précise Michel Dubois. Et à ce moment-là, l’enjeu va être d'informer l'ensemble du monde agricole de ce nouvel outil qui est en train d'être mis en place ».

Un décollage imminent

Courant juin 2026, Thales Alenia Space devrait obtenir l’autorisation de rejoindre Kourou, en Guyane, pour d’ultimes tests afin de préparer le lancement et la mise en orbite du satellite, prévus en septembre. Les six premiers mois serviront à calibrer les instruments, puis les scientifiques de l’ESA disposeront ensuite d’au moins trois ans pour exploiter les données.

En cas de résultats concluants et dans l’hypothèse d’une démocratisation de l’instrument, le développement et la mise en orbite d’un nouveau satellite nécessiteraient au minimum cinq ans.