Les micro algues

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Les micro algues
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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

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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.

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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.

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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).

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c) Les espèces les plus cultivées

• Chlorella vulgaris
• Porphyridium cruemtum
• Spirulina platensis
• Dunaliella salina
• Haematococcus pluvialis
• Odontella aurita
• Phaeodactylum tricornutum

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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.

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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 den
  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.

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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.
LacétylcoA-carboxylase est une enzyme-clé dans
la production de triglycérides. Son
identification dans les diatomées productrices
dhuiles fut une étape marquante du programme 
aboutissant au clonage du gène de
lacetylcoA-carboxylase
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Conclusion

• La biodiversité des microalgues est énorme
  puisqu'on estime quil y a entre 200 000 et
  plusieurs millions despèces. 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.