Micro-algues
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Les micro-algues
Rappel sur les algues
Les algues
- Algues: 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.
La taille de ces organismes peut varier de quelques micromètres à plusieurs mètres. Ils peuplent pour la grande majorité les milieux aquatiques eau de mer et eau douce. Les algues font partie du règne végétal. On distingue 2 grands groupes d'algues :
- Les phytobenthos ou macroalgues : espèces fixées au fond de l'eau par un thalle,
- Le phytoplancton : espèce qui flotte ou nage en pleine eau.
Les algues présentent des couleurs variées dus à la présence de pigments particuliers masquant plus ou moins la chlorophylle. On distingue 3 lignées différentes dans les macroalgues :
- Les algues vertes ou Clorophytes,
- Les algues brunes ou Chromophytes,
- Les algues rouges ou Rhodophytes.
Les micro-algues
Les micro-algues sont de plus en plus considérées comme dignes d'un intérêt quotidien. Les micro-algues sont des cibles privilégiées pour la recherche sur les biocarburants.
Au premier plan des sources alternatives de biodiesel, la culture des micro-algues présente le grand avantage ,comparé aux plantes terrestres oléagineuses, de ne pas entrer en compétition avec les surfaces agricoles cultivées pour l'alimentation humaine.
Produire des carburants à partir d'eau, de lumière solaire et de gaz carbonique atmosphérique, apparaît comme une solution miracle qui suscite de nombreux programmes de recherche depuis les années 70
Les principales familles de microalgues
Les principaux groupes de microalgues :
- Les diatomées : 90% du plancton marin, leur élément commun est la silice (Si),
- Les dinophycées : beaucoup de microalgues toxiques,
- Les prymnésiophycées (haptophycées-1963-),
- Les cyanophycées : microalgues bleues, groupe le plus ancien (3,5 milliard d'années),
- Les rhodophycées,
- Les chlorophycées.
Ainsi, les microalgues et les cyanobactéries représentent un large groupe potentiellement fournisseur de composés ayant des activités biologiques valorisables en cosmétique, pharmaceutique voire agro-alimentaire mais très peu de microalgues sont actuellement autorisées en alimentation humaine.
Les microalgues, à l'origine de la vie
- 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 orgnismes ont colonisé la totalité de notre planète. Des microalgues 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 microalgues.
La Culture des micro-algues
- 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. La culture des microalgues consiste à mettre en oeuvre la photosynthèse au niveau cellulaire. Il faut pour cela :
- Eclairer la culture avec une intensité lumineuse suffisante, mais non léthale pour les microalgues (nécessité d'un photoréacteur transparent),
- Apporter le CO2 nécessaire à la photosynthèse,
- Contrôler les paramètres physiques : pH, O2, salinité, température, absorbance...
Les microalgues 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 microalgues 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.
Il existe plusieurs modes de culture des micro-algues
- 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 microalgues,
- A l'état immobilisé: les microalgues 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 microalgues sont ensuite récoltées par centrifugation pou la majorité des espèces, ou par tamisage pour les microalgues filamenteuses, comme la Spirulina platensis (cyanobactérie).
Les espèces de micro-algues les plus cultivées
- Chlorella vulgaris ou chlorelle
- Porphyridium cruemtum
- Spirulina platensis ou spiruline
- Dunaliella salina
- Haematococcus pluvialis
- Odontella aurita
- Phaeodactylum tricornutum
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