Les micro algues

1. Les micro algues

2. A) Présentation • a) Définition :Ensemble des organismes autotrophes c'est-à-dire capables de se développer uniquement à partir d'éléments simples comme le gaz carbonique, l'eau, les sels minéraux..., éléments à partir desquels ils se développent par photosynthèse. • b) Leur origine :Les Algues bleues ou cyanobactéries sont les premières traces de vie de notre planète Terre, il y a environ 4 milliards d'années. Des algues rouges, vertes et brunes sont apparues par la suite. Tous ces organismes ont colonisé la totalité de notre planète. Des micro algues peuvent être trouvées dans des milieux extrêmes comme l'Antarctique ou le Sahara, au plus profond des mers ou tout simplement dans le ruisseau près de chez vous ! Il existe environ 25 000 espèces recensées de micro algues • c) Les différentes familles : Les diatomées : 90% du plancton marin, leur élément commun est la silice (Si) Les dinophycées : beaucoup de micro algues toxiques Les prymnésiophycées (haptophycées-1963-) Les cyanophycées : micro algues bleues, groupe le plus ancien (3,5 milliard d'années) Les rhodophycées Les chlorophycées

3. B) La culture L'essor des Biotechnologies Marines permet aujourd'hui la culture en masse des microalgues. L'exploitation récente de ces micro-organismes photosynthétiques marins et d'eau douce ont permis l'identification d'extraits, généralement bruts, intéressant différents domaines industriels : cosmétique, diététique, agro-alimentaire, pharmacie, parapharmacie... Le développement de photobioréacteurs a permis la culture en continu de microalgues, donc de substances d'intérêt industriel, comme les pigments. L'algoculture consiste en la production de microalgues dans des conditions contrôlées et maîtrisées. Les microalgues sont des cellules végétales microscopiques dont la culture nécessite des connaissances en fermentation. Le principe de culture est le même que pour des bactéries, levures, moisissures...; ce sont juste les compositions des milieux et les conditions de culture qui varient.

4. a) Les techniques de culture La culture des micro algues consiste à mettre en œuvre la photosynthèse au niveau cellulaire. Il faut pour cela : • Eclairer la culture avec une intensité lumineuse suffisante, mais non léthale pour les micro algues (nécessité d'un photoréacteur transparent), • Apporter le CO2 nécessaire à la photosynthèse, • Contrôler les paramètres physiques : pH, O2, salinité, température, absorbance... • Les micro algues présentent des temps de doublement sensiblement plus longs que les micro-organismes : il s'agit de 24h environ, au lieu de 20 min à 1h. • Hormis la nécessité de lumière, les micro algues sont comme les autres micro-organismes. On distingue les 3 mêmes phases de croissance : • Phase de démarrage : adaptation aux conditions, • Phase de croissance exponentielle : reproduction optimale des cellules, • Phase stationnaire : arrêt de la croissance.

5. b) Plusieurs modes de culture • Batch: incoulation d'un milieu stérile suivi d'une récolte totale en in de croissance exponentielle, soit au bout de quelques jours d'incubation • Semi-batch: inoculation d'un milieu stérile suivi d'une récolte partielle (3/4) en milieu de phase de croissance exponentielle, puis ajout d'un milieu neuf stérile. Cette méthode permet d'éviter la phase stationnaire qui dure parfois 2 jours, et donc d'augmenter la productivité des cultures • Continu: inoculation d'un milieu stérile suivi d'un apport en continu de milieu neuf stérile permettant une récolte en continu des micro algues • A l'état immobilisé: les micro algues sont immobilisées sur un support permettant de garder leur viabilité. Cette méthode est utilisée pour la récupération en continu de métabolites sécrétés dans le milieu de culture (récupération en continu). • Les micro algues sont ensuite récoltées par centrifugation pou la majorité des espèces, ou par tamisage pour les micro algues filamenteuses, comme la Spirulina platensis (cyanobactérie).

6. c) Les espèces les plus cultivées • Chlorella vulgaris • Porphyridium cruemtum • Spirulina platensis • Dunaliella salina • Haematococcus pluvialis • Odontella aurita • Phaeodactylum tricornutum

7. C) Les applications • Une étude menée par une équipe de l'Université de Saint Jacques de Compostelle (USC) a mis en évidence les propriétés de la micro-algue appelée spiruline et a inventorié ses différents champs d'applications. La spiruline, avec 60% de protéines et seulement 6% de lipides, est un produit recommandé pour corriger les déséquilibres alimentaires. Elle montre par ailleurs des effets bénéfiques contre le stress, l'anxiété et l'anémie. La spiruline présente de multiples applications dans des secteurs tels que la parapharmacie, la cosmétique, l'agroalimentaire, la diététique et l'aquiculture. Recommandée par la FAO, la micro-algue se présente comme l'unique alternative au soja en terme de rentabilité. • Des études récentes ont mis en évidence qu'une ingestion adéquate de lutéine peut être bénéfique dans la prévention et l'évolution de certaines maladies dégénératives humaines.

8. D) Les bio carburants • Les biocarburants sont au cœur du débat sur les énergies renouvelables. Le biodiésel est basée sur la production de micro-algues. a) Production du biocarburant En produisant suffisamment de biomasse, il suffirait de récolter ces micro-algues et d’en extraire ces huiles. Les micro-algues utilisent la photosynthèse pour fabriquer leur matière carbonée réduite, au niveau des chloroplastes. Elles fixent le CO2 en carbohydrates grâce au pouvoir réducteur accumulé et à une enzyme.

9. b) Bioproduction de triglycérides par les micro algues la croissance est ralentie et la voie de biosynthèse des triglycérides est favorisée. les algues croissent alors peu et accumulent en proportion beaucoup de lipides. L’acétylcoA-carboxylase est une enzyme-clé dans la production de triglycérides. Son identification dans les diatomées productrices d’huiles fut une étape marquante du programme ; aboutissant au clonage du gène de l’acetylcoA-carboxylase

10. Conclusion • La biodiversité des microalgues est énorme puisqu'on estime qu’il y a entre 200 000 et plusieurs millions d’espèces. Certaines espèces pouvant produire une quantité d'huile plusieurs fois supérieure à celle des oléagineux terrestres, ce qui explique le projet de faire des biocarburants à partir de ces microalgues. Comme on envisage de fabriquer un bioréacteur, on est obligé de choisir certaines espèces caractérisées par un rendement de production lipidique important. Prenons l'exemple de ces deux genres :Scenedesmus sp et Botryococcus braunii, elles appartiennent à l'ordre des chlorococcales et à la classe des chlorophyceae. Des études ont montré que si ces deux microalgues d'eau douce sont cultivées en air ambiant contenant 10% CO2, alors la production de biomasse chez Scenedesmus sp est de 217,50 mg/l/d et la production de lipides et de 20,65 mg/l/d. On peut donc dire que chez celle-ci les lipides représentent 9% de la biomasse. De même pour Botryococcus on trouve 26,55 en biomasse et 5,51 en lipides, ce qui constitue 21% de la biomasse. Ainsi, on peut conclure que la Scenedesmus est la plus appropriée à fixer le CO2 dû à sa haute productivité de biomass et se capacité à fixer le CO2. Par contre Botryococcus est la plus adaptée à produire du biodiesel grâce à sa grande production de lipides.