MATISS-4 : une expérience à bord de l'ISS

Le 13 février 2026, la fusée Crew Dragon 12 de SpaceX a décollé avec succès, emportant l’astronaute française Sophie Adenot qui va déployer l’expérience MATISS-4, pilotée par Laurence Lemelle du LGL-TPE et dont le montage a été développé par le service d’ingénierie mécanique du Laboratoire de physique de l'ENS de Lyon sous la direction de Denis Le Tourneau.
 

Prévenir la biocontamination dans l’espace

Concrètement, l’expérience MATISS vise à collecter et étudier la biocontamination des surfaces à l’intérieur de la Station spatiale internationnale (ISS), plus particulièrement dans le module européen Colombus. La biocontamination par les bioaérosols (petites cellules de la peau, gouttelettes issues d’éternuements ou de postillons, mais aussi bactéries, etc.) est inévitable. Le nettoyage de certaines surfaces est donc nécessaire. Cependant, dans le cas de zones difficilement accessibles, cela peut devenir fastidieux et coûteux en temps pour les astronautes… une vraie problématique, à l’heure où les séjours des astronautes dans l’ISS s’allongent.

« Dans l’expérience MATISS menée entre l’ENS de Lyon, le CNES et le CNRS, nous analysons la contamination se propageant par voie aérienne sous forme de bioaérosols, explique Laurence Lemelle, chargée de recherche CNRS qui pilote le projet au sein du laboratoire LGL-TPE. Après avoir montré que les surfaces de l’habitacle du module Columbus sont globalement maintenues propres, tout en révélant une biocontamination cumulative non négligeable sur le long terme et l’effet de certains traitements de surface, MATISS-4 vise à caractériser plus finement la morphologie, la composition et l’environnement immédiat des dépôts micrométriques sur des surfaces modèles. Ces dépôts seront analysés sur des surfaces de silicium (Silson) par nano-imagerie X au synchrotron européen de Grenoble (ESRF), offrant les meilleures sensibilités élémentaires et spatiales actuelles. »
 

Principe de fonctionnement

L’expérience se présente sous la forme d’un boîtier, de la taille d’un téléphone portable, dans lequel se trouvent des lamelles de verre, visibles à travers un capot en polymère incassable. Au début de l’expérience, l’astronaute retire un adhésif, libérant une très fine fente de 2 mm, qui laisse entrer l’air (et donc les aérosols, les biocontaminants…) à l’intérieur du boîtier. Celle-ci reste ouverte le temps de l’expérience (trois, six, huit voire douze mois selon le protocole). À la fin, l’astronaute referme la fente, rendant le boîtier hermétique. Ainsi scellé, il est redescendu sur Terre puis analysé par imagerie en microscopie optique en laboratoire, à travers le dispositif, sans que le boîtier ne soit ouvert. Cela garantit que les objets observés proviennent sans ambiguïté de l’ISS. Ces analyses permettent d’étudier la biocontamination et de comprendre comment celle-ci se dépose et se développe sur différentes surfaces.
 

Un projet évolutif et collaboratif

Une telle expérience repose sur le développement d’un dispositif permettant à la fois la collecte et l’observation de ces dépôts, ce qui implique un travail considérable mené en collaboration avec de nombreux partenaires. « Je tiens ici à saluer le travail de Denis Le Tourneau, du service ingénierie mécanique du laboratoire de physique de l'ENS de Lyon, qui a su, en collaboration avec les experts en micromécanique de l’ESRF (François Fihman, 6Tec), préserver les fonctionnalités des dispositifs précédents tout en les faisant évoluer pour permettre cette étude », commente ainsi Laurence Lemelle.

L’expérience MATISS est évolutive. Montée à bord de l’ISS en 2015, MATISS-1 avait fonction de démonstrateur, pour s’assurer que le dispositif fonctionne. Pour MATISS-2 et MATISS 3 (en 2019 et 2020), les lames de verre avaient subi des traitements de surface différents, sur une infime épaisseur (de l’ordre du nanomètre), pour mieux comprendre les micro mécanismes de la contamination. « Des traitements facilement reproductibles en laboratoire, explique la scientifique, donc industrialisables. Par exemple, sur l’une des lames, nous avons déposé une très fine couche de molécules dont la tête se fixe sur la silice du verre, et la queue de la molécule, riche en fluor, repousse l’eau. »

Dans le cadre de la mission Epsilon (2026), l’architecture de l’expérience a été complément repensée. En effet, les analyses en laboratoires des premières versions avaient montré leurs limites : les boîtiers étaient trop volumineux pour être analysés dans des instruments de très hautes résolution et sensibilité.

MATISS-4 est ainsi constitué de quatre petits boîtiers miniaturisés appelés micro-MATISS, équipés d’une membrane en silicium très fine et de fenêtres en diamant. Le dispositif permet d’exposer chaque membrane à l’air, donc de collecter et d’y confiner les particules de l’ISS. Une fois redescendus sur Terre, chaque micro-MatISS est extrait du dispositif et intégré dans un instrument de nano-imagerie X du synchrotron européen de Grenoble. L’instrument étudie ainsi de manière beaucoup plus poussée la forme et la composition des particules sur la membrane de silicium.
 

Prochaine étape : le déploiement de l’expérience dans la Station spatiale internationale

Elle ajoute que le lancement de Sophie Adenot, astronaute de l’Agence spatiale européenne (ESA), qui assurera les opérations de collecte à bord de l'ISS, s’est déroulé avec succès. « Après ce moment de forte émotion, la prochaine étape majeure pour notre équipe sera le déploiement dans l’ISS de l’expérience, prévu en avril », précise-t-elle.

Retrouvez cette actualité sur le site de l'ENS de Lyon et sur celui du CNES.