océan de vie

L'INSTITUT OCEANOGRAPHIQUE

PAUL RICARD

DL'lnstitut, association régie par la lo i du 1 er juille t 190 l , a été créé à l'initiative de M. Paul Ricard , en 1966, sous le nom Observatoire de la mer ®. II est devenu Fondatiol/ océanographique Ricard en 1979 et a pris l'appellation d'Institut océanographique

Paul Ricard en 1991 , à l'occasion de son XXVe anniversaire. C'est, en France, la seule assoc iation qui se consacre à la mer avec une telle ampleur. Ses activités illustrent sa vocation. Des personnalités te lles que Bernard C lavel, Jean Dorst, Yves La Prairie, Jean-Marie Pérès, Haroun Tazieff appuient son action.

• Etudier la mer, sa vie, sa protection contre la pollution et, plus généralement , procéder à des recherches scientifiques sur ces problèmes. Une équipe pennanente de sc ientifiques se consacre à la recherche fondamentale e t semi-appliquée dans le domaine de la biologie , de la microbiologie e t de l'écologie marines, de la pollution des eaux littorales, ainsi que de l'aquaculture, en liaison avec les autres laboratoi res méditerranéens, l'O.M.S., l'Institut français de recherche pour l'explo itation de la mer (IFREMER), la soc iété Elf Aquitaine, le Laboratoire central des Ponts e t Chaussées, E.D.F.-Sofratome, la Compagnie des eaux et de l'ozone, le ministère de l'Environnement, l'agence de bassin Rhône-Méditerranée ...

Aux Embiez, \'Institut di spose d'un centre de recherches sur un site expérimental exceptionne l : milie u naturel e t bassins aménagés . C'est là qu 'a été mis au point 1"'lnipol" de la soc iété Elf Aquitaine, retenu pour nettoyer les côtes de l'Alaska après l' acc ident de 1"'Exxon Valde:" . en 1989. Sa station d 'aquacu lture (éc loserie-nurserie) assure l'é levage de différentes espèces de poissons, principalement de loups ou bars. Les travaux dirigés par Yvan Martin , sont placés sous l'autorité du Pr Nardo Vicente. responsable sc ientifique, qui dirige le Centre d 'étude des ressources animales marines (CERAM) à la faculté des sc iences de l'université d 'Aix-Marseille Ill.

• Informer les spécialistes et le grand public

Depuis sa naissance, \'Institut s'est toujours préoccupé de communiquer le savoir acquis, de sensibiliser le public aux grands problèmes de la mer. Organisation de colloques, participation à des congrès , prése ntation de conférences, d'expositions, ouverture des aquariums méditerranéens e t du musée océanographique aux visite urs, voilà que lques-uns des moyens qu'il met en œ uvre.

Des stages pennettent également de recevoi r des é tudiants préparant des thèses, des diplômes d'ingénieur. .. D'autres stages s'adressent aux professeurs de sc iences nature lles , aux aquariophiles. Au titre des expositions, il propose "Vivre avec la mer" , itinérante, élaborée avec Jacques Rougerie, architecte.

Sa revue scientifique "Marine Life / Vie Marine" dispose d 'un comité de rédaction et d'un comité de lecture composés de spécial istes français et étrangers. "Océanorama" propose à ses adhérents et au grand public des textes de qualité accessibles à tous, sur les curiosités et les découvertes du monde marin , de l'infiniment petit aux grandes espèces, sa gestion rationne lle , sa protection, l' archéologie ... Son illustration fait appel aux meille urs photographes sous-marins .

• CENTRE DE RECHERCHES, AQUARIUM, MUSEE ILE DES EMBIEZ - 83 140 SIX-FOURS-LES-PLAGES - TEL . 94.34.02.49

• ADMINISTRATION PUBLICATIONS 4, RUE BERTHELOT - 13014 MARSEILLE - TEL. 91 .98.12.74

Christian Frasson

Alain Riva, N ardo Vicente

w®œLP ~®ŒŒilllJrn ~~l]rn

~l]'ll'llCDTIl]rn

Les biotechnologies, nouveaux outils d 'une gestion respectueuse du monde marin

INSTITUT OCÉANOGRAPHIQUE PAUL RICARD

D Pour leurs conseils et informations qui ont permis l'élaboration, la mise au point du texte de cette brochure, nous remercions vivement:

- Stéphen Baghdiguian, du Centre d'étude des ressources animales marines (Ceram), Faculté des sciences et techniques de Marseille-Saint-Jérôme ; - Daniel Chaumont, direction des Sciences du Vivant, département de physiologie végétale et écosystèmes, Commissariat à l'énergie atomique - Centre de Cadarache ; - Daniel Chourrout, directeur du laboratoire de génétique des poissons, Institut national de la recherche agronomique (Inra), Jouy-en-Josas ; - Monique Henry, directrice du Service commun d'études en microscopie électronique, Faculté des sciences et techniques de Marseille-Saint-Jérôme ; - P-Y Le Bail, laboratoire de physiologie des poissons, Institut national de la recherche agronomique (Inra), Rennes ; - Yves Le Gal, professeur au Collège de France, coordonnateur du groupe "Biotechnologies marines" de l'Association pour le développement de la bio-industrie (Adébio) ; - Yvan Martin, chef du département "Recherches", Institut océanographique Paul Ricard ; - D. Pesando, Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm), unité 303, "Mer et Santé", Villefranchesur-Mer.

Le dessin de la couverture est dû à Claude Camarck.

© 1991, Institut océanographique Paul Ricard Tous droits de reproduction,

par tous procédés de traduction et d'adaptation réservés pour tous pays.

PRÉFACE

Les nouveaux outils d'une gestion respectueuse du monde marin

D Pendant des siècles, les hommes n'ont connu de la mer que la surface et le très proche littoral. Le fond des océans demeurait le

royaume de divinités aux humeurs changeantes que seuls des inconscients poussés par des nécessités extrêmes ou l'appât du gain osaient braver.

C'est à partir de la seconde moitié du XIXe

siècle que nous avons commencé l'exploration du monde marin dans sa globalité. Les grandes expéditions océanographiques, d'une part, la création de stations marines, d'autre part, ont progressivement ouvert un champ de connaissances puis d 'applications sur lequel, à l'aube du troisième millénaire, on fonde les plus grands espoirs.

Paradoxalement, c'est sans doute plus par la diversité des situations et des modèles biologiques que par l'étendue des biomasses exploitables que les océans révèlent leur intérêt. On sait, sans doute depuis peu, que les ressources biologiques de l'océan ne sont pas infinies (les 90 millions de tonnes pêchées annuellement dans le monde constituent probablement une limite), que certaines espèces, trop exploitées par l'homme, ont aujourd'hui prati-

Les nouveaux outils d'une gestion respectueuse du monde marin

quement disparu et que l'humanité de demain devra gérer avec une prudence extrême ce potentiel de nourriture.

Mais les ressources biologiques de la mer, ce sont aussi la permanence et la coexistence de niveaux évolutifs, de formes vivantes différentes, de mécanismes de communication, de défense des mécanismes adaptatifs basés sur des molécules dont nous avons tout ou presque tout à découvrir. La découverte, voilà quelques années, des écosystèmes entourant les sources hydrothermales profondes a révélé aux chercheurs des formes vivantes, des mécanismes inconnus jusqu'alors, ouvrant de nouveaux horizons techniques et modifiant nos conceptions sur l'évolution des systèmes vivants.

C'est cette qualité du monde marin qui devient aujourd'hui le substrat des biotechnologies : production de molécules destinées à la pharmacie, à la cosmétique, récupération et valorisation industrielle des enzymes, des facteurs de croissance présents dans les rebuts de la pêche, amélioration des espèces faisant l'objet de l'aquaculture, mais aussi production d'organismes de substitution pour l'expérimentation animale là où elle est indispensable, ou encore, lutte contre les pollutions.

Ainsi que l'évoque cette brochure, c'est tout un ensemble de savoirs qui se conjuguent et dont l'ambition se doit d'être, à terme, de donner à l'homme des armes pour le progrès, sans doute, mais surtout, les outils d'une gestion respectueuse de la vie et des espèces marines.

Yves Le Gal professeur au Collège de France,

coordonnateur du groupe "Biotechnologies marines" de l'Association pour le développement de la bio-industrie.

"Mes recherches sur les fermentations et sur le rôle des organismes microscopiques ont ouvert à la chimie physiologique des voies nouvelles dont les industries agricoles et les études médicales commencent à recueillir les fruits. Mais le champ qui reste à parcourir est immense."

Louis Pasteur 1867

~~ Q:~

~:><

Du tour de main à la gestion du vivant

D Depuis des millénaires, l'homme sait fabriquer du pain, du vin ou du fromage. Comment? Par hasard, peut-être par accident, il

constate que le raisin pressé, le blé moulu, ou le lait subissent des transformations naturelles. Il en tire profit pendant très longtemps. Sans trop se poser de questions ... Jusqu'à ce que Louis Pasteur mette en évidence, il y a un peu moins de deux siècles, le phénomène des fermentations* . Les "coupables", dénonce-t-il , les voici! Il s'agit de levures. Ces champignons microscopiques se multiplient à grande vitesse pour fabriquer l'alcool du vin, les "bulles" du pain ou la mousse de la bière.


Pasteur dans son laboratoire, par Edelfet (vue partielle. ci-dessus).

* L'ASTÉRISQUE renvoie à une définition du mot qui est placée ainsi. en marge du texte.

* FERMENTATION -Réaction chimique qui fait intervenir certains organismes entrainant la transformation d 'une substance d 'origine organique sous l'influence d 'un ferment (enzyme).

7

8

En fait , on peut dire qu'en exploitant certains phénomènes du monde vivant, nos ancêtres faisaient déjà de la "biotechnologie" sans le savoir. C'est seulement vers les années 1960, que le mot est apparu, issu du grec "bios" (vie) et "teckhnologia" (technologie). Car il s'agit bien de cela : les biotechnologies (1) se proposent d 'utiliser la matière vivante, et plus particulièrement les microorganismes, à des fins économiques.

En fait, l'homme s'efforce de domestiquer ces êtres vivants invisibles à l'œil nu. Son but? Les employer à son service, leur faire réaliser des tâches précises, sans pour autant jouer à l'apprenti sorcier.

Aujourd'hui, rares sont les domaines où ces "ouvriers" très spécialisés ne font pas irruption : chimie, médecine, pharmacie , agro-alimentaire, énergie, extraction de métaux, dépollution .. . Ils savent tout faire ou presque et sont même programmables. Et leur nombre, leur efficacité, sont quasiment sans limite.

D'où l'importance de connaître cette maind'œuvre de qualité: comment est-elle constituée, de quelle manière agit-elle? C'est l'objet de la biologie moléculaire. Depuis quelques années, cette science enregistre des progrès très importants qui débouchent sur un ensemble de techniques et des applications industrielles. Ainsi, le biologiste passe le relais à l'ingénieur, et les biotechnologies donnent naissance aux bio-industries.

Et, en ce domaine, le monde marin, encore plus que tout autre, reste à explorer.

Rappelons que les océans occupent environ les trois quarts de la surface de la Terre. Ils forment un immense garde-manger d 'environ l.320 millions de kilomètres cubes ouvert à l'appétit des hommes.

(1) Selon la définition de la Fédération européenne de biotechnologie, elles permettent, grâce à l 'application intégrée des connaissances et des techniques de la biochimie, de la microbiologie, de la génétique et du génie chimique, de tirer parti , sur le plan technologique, des propriétés et des capacités des microorganismes et des cultures cellulaires.

OCÉAN DE VIE POUR NOURRIR, SOIGNER, NETTOYER

Mais, actuellement, la mer ne fournit que dix pour cent des protéines* qui leur sont nécessaires.

Il faut bien constater que pêche et cueillette ont toujours été limitées à un nombre réduit d'animaux et de végétaux marins: soixante-dix espèces de poissons, crustacés et mollusques représentent les deux tiers des captures, et une dizaine d'algues différentes la quasi totalité des récoltes.

Il faut rapprocher ces chiffres des cinq cents mille espèces qui peuplent les océans, y ajouter les bactéries, les champignons et le plancton* inexploités, voire ignorés, pour mesurer les perspectives offertes par le monde marin aux biotechnologies.

Comment mieux le gérer, valoriser ses ressources ? Pour nourrir, soigner les hommes. Mais aussi pour produire des richesses, nettoyer, protéger la nature. Montrer également l'extraordinaire enjeu économique et social que représentent, aujourd'hui, les biotechnologies marines; situer ie rôle qu'elles devront jouer ... Voilà l'objectif de cette brochure. En aucun cas exhaustive, elle est comme un coup de projecteur destiné à éclairer les aspects essentiels d'un sujet vaste et complexe.

INSTITUT OCËANOGRAPHIQUE PAUL RICARD

* PROTËINES - Macromolécules azotées plus ou moins complexes, constituées par un nombre variable d 'acides aminés et entrant dans la composition des cellules et des tissus animaux et végétaux.

* PLANCTON - Du grec planktos (errant) . C'est l'ensemble des organismes marins vivant dans les masses d 'eau dont les déplacements sont passifs vis-à-vis des courants. Certains de ces organismes, cependant, peuvent se déplacer, par des mouvements propres.

9

Agglutination de cellules sanguines de la grande nacre de Méditerranée (cicontre). La formation d'un dôme - les cellules ayant des facultés d'adhésivité au support, puis de déplacement afin de confluer - est signe de la bonne vitalité du système de défense de l'organisme. De grands voiles se développent pour capter les particules étrangères au milieu (photographie en microscopie à balayage avec traitement en fausses couleurs.)

Diatomèe centrique en microscopie optique (diamétre : 27 microns) et culture de levures (ci-dessous).

PH. P LELONG

10 OCËAN DE VIE POUR NOURRIR, SOIGNER, NETTOYER

PH. CMEMA. FAC. ST-JÉROME-MARSEILLE

Voyage vers l'infiniment petit

D Imaginez la surprise, l'émerveillement du Hollandais Van Leeuwenhoek, à la fin du XVIIe siècle: le premier, sous la loupe de son

microscope rudimentaire, il observe des êtres aux formes bizarres, des "animalcules".

La découverte du monde microbien marque une étape capitale dans l'évolution de la biologie. C'est en 1801, en France, que le naiuraliste Lamarck forge ce mot. Si le XIxe siècle marque les débuts de la période moderne de cette science, il faut reconnaître que l'homme s'est toujours attaché à expliquer l'origine de la vie, à décrire le monde qui

INSTITUT OCËANOGRAPHIQUE PAUL RICARD 11

* MOLÉCULE - Ensemble d 'atomes unis les uns aux autres par liaisons chimiques.

* PROTOZOAIRE - Organisme unicellulaire parmi les plus primitifs avec les bactéries et les algues unicellulaires, pouvant quelquefois former des colonies.

* DIATOMÉES - Algues unicellulaires (formées d 'une seule cellule) . Elles sont recouvertes d 'une sorte de carapace imprégnée de silice, appelée le frustule , comparable à une boite composée de deux valves (le fond et le couvercle) réunies par des ceintures. Leur taille varie d'un millimètre à quelques microns.

* ESCHERICHIA COLI -Bactérie près ente dans l'intestin .

* ACIDE DÉSOXYRIBONUCLÉIQUE (ADN) -Molécule de la vie, support de l 'hérédité ; elle se présente au microscope sous forme d 'une double hélice ; sa structure a été proposée, en 1953, par J. Watson et F Crick.

* ARN MESSAGER -Support chimique des gènes.

12

l'entoure, à comprendre les règles qui l'animent. Les dessins de l'homme de Cro-Magnon sur les parois de cavernes témoignent d'une observation minutieuse des animaux qu'il chassait. Cinq mille ans avant notre ère, les Chinois possédaient déjà de solides connaissances sur le ver à soie dont ils pratiquaient l'élevage.

Le développement de la biologie traduit les progrès de l'esprit humain au fil des siècles. Et il a fallu l'apparition d'instruments d'observation adaptés pour que les scientifiques poursuivent leur exploration de "l'infiniment petit", jusqu'au niveau de la cellule puis de la molécule* et de l'atome.

La cellule est l'unité de base de tout être vivant. Isolée, elle forme un individu autonome parmi d'autres: algues microscopiques, protozoaires*, bactéries ... Associée à d'autres cellules, elle constitue des tissus, des organes et des organismes.

Tous les microorganismes s'agitent, grandissent, se reproduisent en un perpétuel renouvellement. A proximité de l'Islande, on a dénombré cinq milliards de diatomées* par mètre cube d'eau. En se divisant toutes les vingt à trente minutes, certaines bactéries peuvent donner vie à une cinquantaine de générations par jour. Il s'agit d'un cas limite: celui d'Escherichia coli* dans des conditions très favorables. Ces exemples montrent l'extraordinaire force d'expansion de la matière vivante. A grande vitesse, de partout et tout le temps, les êtres vivants microscopiques envahissent, colonisent les espaces vides.

Se reproduire et effectuer un travail précis, voilà sommairement toute la vie des cellules. Bien que très différentes les unes des autres, leur fonctionnement de base est sensiblement le même. Elles représentent, en fait , de véritables usines chimiques automatisées. L'usine comprend un centre de commande et de contrôle de toutes les fonctions - le noyau - et un territoire où se déroulent toutes les activités - le cytoplasme. L'ordinateur central (noyau) contient un programme sur bande magnétique. C'est l'acide désoxyribonucléique ou molécule d'ADN* . Toutes les informations nécessaires au fonctionnement de l'usine et à sa régulation sont


LES YEUX DE LA SCIENCE

LOUPE de Van Leeuwenhoek

... X 2Q /

MICROSCOPE OPTIQUE

... X 5000

INSTITUT OCE:ANOGRAPHIQUE PAUL RICARD

Entrelacs de filaments du mycélium souterrain d'un champignon (Rhizopus) vus à la loupe (cidessus). Ci-dessous de haut en bas: vue d'un des filaments au microscope photonique ou optique; coupe du filament observée au microscope électronique; atomes d'iode mettant en évidence un atome manquant.

',/ .-.~

13

Tissu digestif de palourde (ci-dessus). On distingue bien les trois types de cellules qui le composent : digestives (CD), sécrétrices (CS) et flagellées (CF). Détail d'une cellule sécrétrice (ci-contre) avec le noyau cellulaire (1), le nucléole (2) , l ' enveloppe nucléaire (3), les ribosomes (4), l'ergastoplasme (5) , une mitochondrie (6), la membrane cellulaire (7).


Une usine . . microscopique

Le fonctionnement d 'une cellule est comparable à celui d'une microusine. Admettons qu'elle soit une papeterie. Le bois est déchargé dans la papeterie(]). Il est scindé (1), transformé par l'ergastoplasme @ et l 'appareil de Golgi @, en fonction des différents besoins de l'usine.

Une partie est dirigée vers la centrale énergétique (mitochondries) @ qui fournit de l'énergie, notamment à l 'ordinateur central (noyau) . Non seulement ce dernier régule la production d 'énergie, mais il organise le travail des unités de fabrication de papier (ribosomes) @. L'autre partie est utilisée pour assurer l'entretien de l'édifice. Les déchets sont dégradés par les lysosomes et rejetés par les cheminées de l'usine 0 .

G a: ~ o t.i <: ëii ~ L-____________________________________________________________ ~ Q

contenues dans cette molécule. Certaines séquences du programme sont recopiées à la demande. Les copies s'appellent ARN messager* . Elles vont porter l'information jusqu'à de petites unités de fabrication des protéines: les ribosomes . C'est dans cette partie de l'usine cellulaire que sont fabriqués par exemple, les enzymes* et les peptides hormonaux*, moteurs essentiels de la vie cellulaire.


* ENZYME - Substance biologique élaborée par certaines cellules, et qui déclenche une réaction chimique.

* PEPTIDE - Fragment de protéine constitué par quelques acides aminés.

15

* VÉSICULE - Petit réservoir membraneux élaboré à partir de la membrane cellulaire et qui se retrouve isolé ou en amas au sein d 'une cellule ; il peut renfermer diverses substances .

* ACIDES AMINÉS -Petites molécules à base d 'azote, attachées les unes aux autres (polypeptides) , qui entrent dans la constitution d'une protéine donnée. Les êtres vivants comptent une vingtaine de types d 'acides aminés différents.

Bactéries en microscopie à balayage, On peut se rendre compte de la grande diversité des bactéries dans le milieu marin.

16

Les éléments élaborés vont ensuite s'accumuler dans des citernes (ergastoplasme) et se modifier dans l'appareil de Golgi pour participer à la construction de produits cellulaires variés. L'appareil de Golgi va alors émettre divers types de vésicules* : les unes sont destinées à l'élaboration des murs de l'usine (membrane cytoplasmique) ; les autres appelées lysosomes primaires vont fusionner avec des vésicules chargées de protéines "étrangères" pour les transformer et les réutiliser. Ainsi sont obtenus les acides aminés* , matériaux de base de la fabricaiion des protéines. C'est ainsi que la cellule se construit et alimente une centrale (mitochondries), qui fournit l'énergie nécessaire à son fonctionnement.

Les produits de déchets sont ensuite digérés par les enzymes contenues dans les lysosomes secondaires, et rejetés à l'extérieur de la cellule. Ces lysosomes peuvent donc être assimilés au service de nettoiement du système.


* NAISSAIN - Larves de coquillages ayant subi la métamorphose.

* FONCTIONS VITALES - Phénoménes qui permettent l'existence équilibrée d 'un organisme et qui sont assurés par de nombreux appareils organiques (exemples: fonctions de relation : systéme nerveux; fonction ' de reproduction : appareil génital et glandes annexes ... )

18

D Depuis la plus haute Antiquité, l'homme s'attache à élever des animaux et à cultiver des plantes aquatiques. Il y parvient par tâton

nements : en observant certaines espèces, en mettant au point des techniques pour les stocker et les faire grandir.

De simple prédateur, qui "cueille" sa nourriture, il devient berger, cultivateur de la mer. Déjà, les Romains prélèvent de jeunes huîtres sauvages dans les gisements naturels, pour les élever en parcs, d'une façon rudimentaire.

L'aquaculture est la maîtrise totale ou partielle de l'élevage de poissons, mollusques, crustacés ou algues. Dans tous les cas, il y a intervention de l'homme au cours de la croissance de l'espèce choisie: un ostréiculteur capte le naissain* d'huître et assure son grossissement; un pisciculteur contrôle toutes les phases du développement du loup (bar) ou de la daurade.

Quant aux capacités de reproduction des animaux marins, elles sont considérables: une morue pond environ dix millions d'œufs, une daurade d'un kilo, environ 500.000. Mais dans la nature, seuls quelques-uns parviennent au terme du cycle à chaque ponte. L'homme peut, lui, obtenir par des soins appropriés un pourcentage d'éclosion important (90 % pour le loup), et des dizaines ou des centaines de milliers d'alevins.

La production de l'aquaculture mondiale avoisine les dix millions de tonnes par an (2). Avec 180.000 tonnes, en 1985, représentées surtout par l'élevage des coquillages (conchyliculture), la France se situe parmi les premiers producteurs européens. Et cela, grâce aux efforts importants de recherche qui sont entrepris depuis une vingtaine d'années, par l'Institut français pour l'exploitation de la mer (Ifremer), les laboratoires universitaires et privés ... Les programmes supposent une connaissance précise des mécanismes moléculaires qui dirigent les multiples fonctions vitales* d'un végétal ou d'un animal.

(2) D'après des statistiques de l 'Organisation pour l 'alimentation et l 'agriculture (F.A.O.) datant de 1987.


Algues des "légumes de mer': .. aux extraits

D Au Japon, des archéologues ont découvert des débris d'algues mêlés à des coquilles et à des arêtes de poisson datant de plusieurs

millénaires avant Jésus-Christ.

Il y a plus de deux mille ans, les populations d'Armorique se nourrissaient déjà de "gâteaux de goémon".

INSTITUT OC~ANOGRAPHIQUE PAUL RICARD

Récolte d'algues Unda ria plnnatlfida à l'île d'Ouessant dont on voll, en médaillon, des planules.

19

20

Depuis toujours ou presque, les hommes consomment des végétaux aquatiques. Mais, dans le monde occidental, cette utilisation directe représente une faible part de la récolte totale: en France, moins d'un pour cent, en 1987, alors qu 'eUe atteint 97 % au Japon, la même année.

La quasi totalité de la production fait l'objet d'une exploitation économique. Celle-ci est basée sur l'extraction et la transformation de substances qui sont très utilisées dans l'industrie agro-alimentaire.

En "légumes de mer" ou en extraits, les algues sont utilisées en fonction de leurs particularités physiques et chimiques. Vertes (Chlorophycées), rouges (Rhodophycées) ou brunes (Phéophycées), elles peuvent être des organismes microscopiques flottants ou de grands végétaux fixés sur le fond . Au total , une dizaine d'espèces seulement sont récoltées ou cultivées sur les cinq cents rencontrées dans les océans du globe.

Le Français a consommé en moyenne dix grammes d'algue, en 1989. Dans le même temps, le Japonais en a mangé mille fois plus. Ce qui situe bien, au niveau mondial, la réelle place des algues alimentaires dont la production totale a atteint 180.000 tonnes (exprimées en poids sec), en 1987.

Dans notre patrimoine culinaire, les "légumes de mer" se rangent bien après les produits de l'agriculture et de l'élevage. Mais comment s'en étonner? Alors qu'il a fallu attendre l'année 1988 pour que le Conseil supérieur d'hygiène publique de France émette un avis favorable (3) sur la culture et la commercialisation de quatorze algues alimentaires (4).

(3) En réponse au dossier d 'agrément déposé par le Centre d'étude et de valorisation des algues (Ceva) , à la demande des industriels. Centre technique des algues, le Ceva est soutenu par l ' Institut français pour l 'exploitation de la mer (Ifremer). le conseil général et les communes des Côtes-du-Nord.

(4) Il s 'agit de : Laminaria digitata, L. saccharina , Ascophyllum nodosum, Himanthalia saccharina, Fucus vesiculosus , F. serratus , Undaria pinnatifida, Palmaria palmata , Porphyra umbilicalis, Gracilaria verrucosa, Chondrus crispus , Ulva sp., Spirulina .


Depuis qu'elles sont légalement reconnues comme denrées alimentaires, les algues s'insèrent dans un marché particulièrement porteur. Essentiellement parce que ces "légumes de mer" correspondent aux goûts et aux aspirations actuels des consommateurs qui recherchent des nourritures naturelles et équilibrées.

La production française d'algues alimentaires est de l'ordre de soixante tonnes (poids sec), en 1987. Une vingtaine de tonnes est destinée à la consommation nationale. S'y ajoutent sept tonnes de produits japonais importés.

Et, quelle que soit leur provenance, ces algues parviennent souvent dans les assiettes des consommateurs avec des appellations d 'origine asiatique qui regroupent plusieurs espèces d'une même famille : "nori" pour les Porphyra, "kombu " pour les Laminaria, "wakamé" pour les Undaria.


Champ d ' algues Porphyra (" norj' ) , à Futtsu, dans le sud de la baie de Tokyo.

21

Feuilles d'algues Porphyra (nor;), traditionnellement consommées au Japon.

* CALORIQUE (VALEUR) - Quantité d 'énergie libérée par une substance biologique donnée.

* aL/GO-ÉLÉMENTS -Molécules intervenant à faibles doses dans certaines réactions biologiques ou chimiques (vitamines, éléments métalliques : fer, cuivre dans le milieu sanguin des organismes).

22

Déjà, les "légumes de mer" sont mangés à toutes les sauces ou presque : salés ou sucrés, ils quittent les boutiques spécialisées pour prendre place dans les rayons des supermarchés ou dans certains restaurants, en offrant des préparations simples ou raffinées, colorées et aux multiples saveurs.

D AU GOÛT DU JOUR

Les algues présentent un grand intérêt nutritionnel. D 'abord parce que leur valeur calorique· est faible : le taux de lipides (graisses) ne dépasse pas deux pour cent ;

les glucides (sucres), sont en majorité indigestibles, comparables à des fibres alimentaires.

Plus ou moins riches en protéines selon les espèces, les algues renferment des vitamines (A, B, C, E. .. ), de nombreux sels minéraux (sodium, potassium, magnésium .. .), et des oligo-éléments· (iode, fer, zinc .. .). Par exemple, la teneur en iode est si élevée chez les algues brunes qu 'une consommation de moins de cinq dixièmes de gramme couvre les besoins quoditiens d'un adulte; pour le fer, l'ingestion de dix grammes d'Ulva lactuca est équivalente à celle d 'un kilogramme d 'épinards.


Cette utilisation directe des algues touche essentiellement les grands végétaux. Quoique l'idée de nourrir l'homme avec des algues microscopiques revienne régulièrement dans les préoccupations des experts. On sait qu'en période de famine, les populations du lac Tchad et les Aztèques se nourrissaient de spirulines, algues bleues (cyanobactéries) à croissance rapide.

En définitive, cette quantité de matière végétale (biomasse) demeure encore sans grande valorisation économique en alimentation humaine, si ce n'est indirectement: en aquaculture marine, elle sert de fourrage (5) aux mollusques, crustacés et poissons dans les premiers stades de leur développement ; en élevage terrestre, elle est combinée aux protéines conventionnelles issues de farine de soja ou de poisson et peut atteindre, par exemple, dix pour cent de la ration alimentaire des poulets.

Bref, on utilise les algues directement comme nourriture ou indirectement, en "[ourrage" destiné aux animaux d'élevage.

Cette forme d'exploitation des végétaux aquatiques caractérise les pays asiatiques.

En Occident, l'intérêt principal des algues réside dans leur teneur en colloïdes, sans équivalent dans la nature. Ces substances extraites des parois cellulaires des algues rouges et brunes s'appellent les alginates, agars et carraghénanes. Sucres complexes aux propriétés épaississantes, stabilisantes et gélifiantes, ils ont de nombreuses applications dans l'industrie, et notamment l'agro-alimentaire.

Souvent sans le savoir, puisque ces extraits d'algue se cachent sous l'anonymat des codes de la nomenclature européenne (6), le consommateur

(5) Ce fourrage peut être produit en grande quantité en favorisant le développement des algues microscopiques du milieu naturel : par apport de sels nutritifs sous forme d'engrais , de produits chimiques, d 'eaux résiduaires (rejets urbains) ; ou encore, en utilisant des eaux profondes riches en azote .

(6) E 401 à 404 pour les alginates; E 406 pour les agars ; E 407 pour les carraghénanes .

INSTITUT OCÉANOGRAPHIQUE PAUL RICARD 23

24

occidental en absorbe en moyenne cent grammes par an. Crèmes desserts, glaces, soupes ... , les aliments sont très variés. Et les industriels peuvent même moduler, en fonction"pes propriétés des additifs, le croquant, l'onctueux ou le moelleux des préparations.

D ALGUES

ET ALGINATES , ./" -

"La production françé!ise d 'alginates est d'environ 3.000 tonnes par an, soit 8 % du total mondial. Elle est basée essentiellement sur l'exploitation de l'espèce Lamina

ria digitata dont 70.000 tonnes sont récoltées en Bretagne Nord, au moyen de petites unités mécanisées.

L'acide alginique pur et blanc, extrait des algues, est le produit de base. Il sert à fabriquer différents alginates par ajout de sels : sodium, potassium, magnésium ...

Pour les carraghénanes, la production atteint 3.000 tonnes (25 % de la production mondiale), extraites des espèces Chondrus crispus et Gigartina stellata. Au niveau industriel, cependant, les apports bruts sont représentés à 90 % par des importations d 'Euchema cottonii et Euchema spinosum (Philippines).

Il convient d'ajouter à cela les productions d 'agar (100 tian) à partir des Gracilaria."

Source : "Biotechnologies marines", par Yves Le Gal . J Oceanis, Vol. 15. Fasc.4. 1989 (pp 347-360).

OCËAN DE VIE POUR NOURRIR, SOIGNER, NETTOYER

D Les grandes algues ne sont pas les seules à offrir de telles possibilités de valorisation. Avec l'essor des biotechnologies, on sait

maintenant produire des substances d'intérêt économique à partir d'algues microscopiques.

La récolte de microalgues ou de cyanobactéries n'est pas nouvelle puisque aussi bien les Aztèques que les populations du lac Tchad, on l'a dit, consommaient les Spirulines en période de disette. De même, certaines ethnies africaines et les aborigènes d'Australie utilisaient les "fleurs d'eau " de "Botryococcus" comme combustible.

Les microalgues qui constituent un groupe de plus de vingt mille espèces, sont source de protéines, mais surtout de vitamines*, de colorants, d'acides gras* et d'enzymes. Mais il a fallu attendre la mise au point de technologies de culture en grande quantité pour envisager l'exploitation industrielle de certaines d'entre elles bien étudiées sur le plan physiologique et biochimique.


* VITAMINES (voir oligo-é/éments) - Substances organiques indispensables à l'organisme à faible dose et provenant de divers aliments qui en renferment (carottes: vitamine A ; lait : vitamine C ; salade : vitamine E. . .).

* ACIDES GRAS - Petites molécules à base de carbone, qui entrent dans la constitution des lipides (corps gras). Elles sont attachées les unes aux autres pour former des chaînes linéaires.

La microalgue Botryococcus braunii (famille des chlorophycées) produit des hydrocarbures (gouttelettes apparaissant en gris).

25

* RËACTEUR - Enceinte dans laquelle divers paramètres sont contrôlés (température, oxygène) ; elle permet de produire en masse, par réactions chimiques , des cellules vivantes ( bactéries , champignons , algues monocellulaires) .

* MËTABOLISME - Ensemble des transformations chimiques que subissent les substances absorbées par un organisme.

* GËNOTYPE - Ensemble des caractères héréditaires propres à un individu donné, hérités des parents.

26

La production massive de microalgues date du début des années 1960. Deux technologies sont envisageables.

La culture à ciel ouvert se pratique dans des lagunes ou canaux plus ou moins aménagés. Cette technologie est souvent peu adaptée à la mise en œuvre de monocultures contrôlées. Seules quelques espèces comme "Spirulina " ou "Dunaliella ", aux conditions de développement très spécifiques, ou des espèces qui sont écologiquement dominantes ("Scenedesmus, Chlorella '') peuvent être produites dans ces systèmes.

La culture en photobioréacteurs* permet une amélioration de la productivité en biomasse par l'optimisation des principales fonctions que sont la capture de l'énergie solaire, l'apport de gaz carbonique (carbonation), et la mise en circulation de la culture (agitation ... ). De tels systèmes autorisent également un contrôle de la monoculture. Une bonne gestion de l'ensemble de paramètres tels que la teneur en azote minéral, l'énergie lumineuse disponible au niveau cellulaire ... permet par forçage physiologique, la maîtrise partielle de la qualité des végétaux produits.

Il est ainsi possible de sélectionner, non seulement le nombre des espèces cultivables, mais aussi d'orienter le métabolisme* en vue d'augmenter leur teneur en produits recherchés.

Ce passage à la culture industrielle offre déjà des débouchés économiques prometteurs pour certaines espèces. Et afin que la production d'extraits d'algues standardisés de haute qualité se généralise, les scientifiques apprennent à connaître les caractères propres de différentes espèces; ils cherchent à les rendre plus performantes grâce à des méthodes, comme le génie génétique.

La teneur en vitamines, par exemple, dépend essentiellement des caractéristiques génétiques (génotypes*), et des conditions de culture de certaines micro algues : elle peut donc être modifiée et améliorée par des manipulations génétiques. Ainsi des mutants de l'algue Chlorella ou Chlamydomonas


Biophotoréacteur tubula ire pour la culture de microalgues au Laboratoire d 'héliosynthèse du Centre d 'études nucléaires de Cadarache. Les tubulures contenant la culture reposent sur un autre réseau en polyéthylène dans lequel on peut injecter (ou retirer) de l 'air permettant ainsi d'émerger ou d' immerger les tubes contenant cette culture. La surface totale de culture est de 100 m2 pour un volume total de 7 m3

•

Cellule de l 'algue Cricosphaera elongala : E : écailles, MP : membrane plasmique, N : noyau, EN: enveloppe nucléa ire , PN : pore nucléaire, Nu : nu-cléole, M : mitochondrie, P : plaste, Py : « pyrénoïde, R : ribosome, G : appareil de ~ Golgi, Ly : cytolysosomes, V : vacuole, <:

F : appareil flagellaire, L : globule lipidi- Ü

que. L _____ ..:::::::::===:=::::::::.-_______ -.J à:


Haematococcus plu viaIls (famille des Chlorophycées). C'est une microalgue de 40 à 50 microns de diamètre, produisant un pigment utilisé en aquaculture comme colorant.

28

peuvent produire jusqu'à quatre grammes de vitamine E par kilogramme de poids sec.

Les colorants extraits de microalgues sont d'excellents substituts aux produits de synthèse, qui sont soumis à une réglementation stricte. Parmi les plus communs figurent les caroténoïdes : dans certaines conditions de culture, 1'espèce Dunaliella salina accumule le p-carotène, qui colore en jaune la chair des poulets d'élevage.

De même, "Haematococcus pluvialis ", microalgue verte, peut produire, sous forte intensité lumineuse, plus de 5 % de son poids en canthaxantine, très recherché en aquaculture pour colorer en rose la chair des poissons (truites, saumons ... ).

Des microalgues renferment de forts taux de lipides et d'huiles essentielles: vingt à quarante pour cent, et même pour Botryococcus, jusqu'à quatrevingts pour cent du poids sec. Leur composition est voisine des huiles végétales communes.

Ces quelques exemples montrent toute l'importance, la complexité de la recherche et de son développement dans le domaine de la valorisation des algues. C'est l'un des volets essentiels du plan à moyen terme 1989-1993 de l'Institut français de recherche pour 1'exploitation de la mer (Ifremer) sur les ressources aquacoles.


PH. C. FRASSON

Mollusques, , . crustaces et pOIssons

Produire plus, produire mieux

D Depuis le début des années 1970, un effort de recherche important a été consacré à l'élevage des mollusques, crustacés et poissons marins:

des espèces telles que le loup, la daurade ou le turbot sont produites en élevage intensif.

Jusqu'à présent, les travaux ont porté principalement sur les conditions de cet élevage. Actuellement, une prise en compte progressive des biotechnologies apportent des outils nouveaux d'investigation en physiologie* (reproduction, croissance, osmorégulation* et nutrition), pathologie* et génétique. Produire plus et mieux, tel est l'objectif final.


* PHYSIOLOGIE - Fonctionnement organique d 'un individu aux divers stades de son cycle biologique. Par extension, étude des phénoménes généraux de la vie.

* OSMORËGULATlONProcessus physiologique d'adaptation du milieu interne des organismes aquatiques au milieu environnant.

* PATHOLOGIE - Perturbation des fonctions vitales d 'un organisme.

29

* PLANCTONOPHAGEAnimal qui se nourrit essentiellement de plancton (pour la sardine, du plancton ani-mai) . .

* ËCLOSERIE - Structure où sont assurées toutes les phases de la reproduction et de l'élevage larvaire d 'une espèce. L'installation comprend aussi des cultures annexes qui approvisionnent les larves en proies vivantes.

* PËLAG/OUE - Oui vit en pleine eau (exemple: plancton).

30

Comment produire plus? Il Y a d'abord des aspects techniques: gain d'espace grâce à l'élevage en pleine mer ou en structure off-shore ; amélioration de la fixation des larves de coquillages en écloserie (télécaptage) ; nettoyage des salissures présentes sur les filets d'élevage afin d'éviter la mortalité d'animaux due à une mauvaise circulation de l'eau. Les recherches entreprises dans de nombreux laboratoires spécialisés permettent également d'envisager des solutions purement biologiques pour produire plus.

Dans cette voie, le développement d'espèces nouvelles est une façon d'augmenter la production animale. Bien entendu, toutes ne se prêtent pas à l'aquaculture; c'est le cas, par exemple, de la sardine qui est un poisson planctonophage* ; mais il n'en est pas de même pour le sar, le mérou ou bien le homard, bien qu'existent encore pour ces animaux, et bien d'autres, des stades critiques au cours de l'élevage, notamment pendant la période larvaire, en écloserie*.

La production de juvéniles de pieuvre est considérée comme difficile car leur régime alimentaire est basé exclusivement sur la consommation de larves de crustacés vivants dont la production en masse est délicate et coûteuse. Pourtant, des Japonais ont réussi a obtenir un taux élevé de survie des larves pélagiques* de cette espèce (70 %). Il y a bon espoir de produire des juvéniles à grande échelle, si le substitut d'aliment mis au point est satisfaisant. Pour l'instant, cet élevage est destiné au repeuplement des fonds marins. Au Japon, il en est ainsi ~our la plupart des juvéniles produits par les éclosenes.

En France et dans ses départements d'Outremer, la production aquacole d'espèces nouvelles, comme la coquille Saint-Jacques, et de poissons plats (turbot, sole) est de l'ordre de quelques tonnes. Elle n'en est qu'au stade expérimental, alors que dans un secteur non alimentaire, la production des perles noires, obtenue grâce à l'élevage de la nacre Pinctada margaritifera, prend un essor considérable en Polynésie.


L'élevage contrôlé de nouvelles espèces suppose avant tout une connaissance précise de la physiologie et des mécanismes moléculaires, qui sous-tendent le développement de l'animal. Cette maîtrise donne, par exemple, la possibilité de provoquer la maturation sexuelle*, l'ovulation* et la ponte, à une période donnée dans les limites du cycle naturel de reproduction.

Ainsi, pour les principaux mollusques exploités (huîtres, moules, palourdes .. . ), les techniques utilisées en écloserie font appel au contrôle de certains facteurs de l'environnement, qu'ils soient vivants (biotiques) tels que la nourriture, ou non vivants (abiotiques) : température, salinité ... , afin de stimuler ou de retarder la ponte des géniteurs.

Chez les crustacés, comme la crevette Penaeus japonicus, la connaissance de la physiologie de la reproduction a permis de provoquer l'ovulation chez les femelles. Suite à l'ablation du pédoncule* oculaire, on supprime l'inhibition du développement de la glande reproductrice provoquée par une hormone produite et accumulée dans cet organe.


* MATURATION - Phase de l'évolution des cellules reproductrices au cours de laquelle le matériel génétique est diminué de moitié (réduction chromatique) dans les ovules et les spermatozoïdes, en vue de la fécondation .

* OVULATION - Emission des cellules sexuelles femelles (exemple : rupture des follicules chez les mammiféres rejetant les ovules).

* PËDONCULE OCULAIRE - Tentacule court constitué par un tissu conjonctif renfermant des fibres musculaires et des terminaisons nerveuses se rendant à l 'œil.

Géniteur de crevette fouisseuse Penaeus Japonlcus.

31

* PHOTOPËRIODE - Alternance de périodes de lumière et d 'obscurité.

* HORMONE - Substance déclenchant une activité biologique à une période du cycle vital (exemple: hormone sexuelle).

* GONADOTROPE - Oui favorise la maturation et l'émission des gamètes.

* HYPOPHYSE -Glande endocrine située sous l'encéphale. Elle produit de nombreuses hormones, notamment une hormone de croissance.

* MATËRIEL GËNËTIOUE - Elément du chromosome qui conditionne la transmission et la manifestation d'un caractère héréditaire bien déterminé.

* MËTAMORPHOSE -Passage de l'état larvaire au stade de juvénile. Il s'accompagne . d'une transformation importante de la morphologie et du mode de vie de l'animal.

. 32

Pour quelques poissons, une méthode douce consiste à décaler progressivement la photopériode* des géniteurs tout au long de l'année. Ce qui permet d 'obtenir des pontes en dehors des périodes naturelles.

Il est aussi possible de provoquer l'ovulation des femelles par injection d'hormones* de mammifères . Cette technique est appliquée sur le loup, en utilisant une hormone extraite du placenta humain. Cependant, l'utilisation en aquaculture de telles hormones est limitée par les réactions de défense de l'organisme~ En outre, l'efficacité de tels traitements diminue lorsqu'ils sont répétitifs.

L'extraction d'hormone gonadotrope* à partir d'hypophyse* de poissons est réalisable, mais elle est difficile : plusieurs tonnes de reproducteurs sont nécessaires pour extraire un seul gramme de cette substance (7).

Aussi, les recherches s'orientent-elles vers le génie génétique (8). Cette approche consiste à isoler le matériel génétique* responsables de la fabrication des hormones, puis de les introduire dans des bactéries. Celles-ci sont alors capables de produire à leur tour ces hormones qui pourront être extraites et testées du point de vue de leur efficacité.

Grâce à cette technique, les hormones* gonadotropes* deviendront disponibles en grande quantité. On pourra provoquer et contrôler la reproduction de certaines espèces de poisson. Cependant, la maîtrise de cette première phase du cycle biologique n'est pas suffisante. En effet, restent à surmonter les problèmes liés à l'élevage larvaire. Chez les invertébrés marins, par exemple, il existe une période critique: la métamorphose* .

On a admis pendant longtemps qu'elle était une simple fonction associé~ au développement. En fait, le déclenchement de la métamorphose s'est révélé être sous le contrôle rigoureux de substances

(7) Cependant, des broyats d 'hypophyse sont suffisants, et sont utilisés en routine dans les pays de l'Est et en Amérique du Sud.

(8) L:expression "génie génétique " a été introduite par Jacques Monod, en 1976, à la place de "manipulation génétique ".


Développement embryonnaire et larvaire du loup ou bar DicentrBrchus IBbrBJC : CD à trois jours avec apparition du système nerveux ; ~ à cinq jours ; ~ à plus de 12 jours. Le grossissement des poissons peut être réalisé en cages immergeables. Ci-dessous , à la société '~quBvBr", à Saint-Raphaël (Var).

INSTITUT OCÉANOGRAPHIQUE PAUL RICARD 33

>-~ ~ Ü 4!: 0 ..., q: -;

:t 0..

La croissance de l'ormeau Haliotls dlscus est très lente. Au Japon, la production artificielle de Jeunes individus (ci-dessous au stade larvaire véligère, 55 heures après l'éclosion) permet de contrebalancer en partie sa surexploitation.


biochimiques. Ce dernier dépend de l'environnement proche, notamment des substances élaborées par des algues ou des bactéries.

Des études récentes montrent que dans certains cas, les invertébrés vivent en cohabitation avec des bactéries marines . Celles-ci produisent des substances chimiques qui peuvent fonctionner comme des messagers. D'ailleurs, plusieurs molécules ont été isolées et reconnues comme déclencheurs spécifiques de la métamorphose chez les larves. Ainsi, le messager qui favorise la métamorphose et la fixation de l'ormeau Haliotis, est un acide aminé simple, extrait des algues rouges encroûtantes Lithothamnium et Lithophyllum.

Pour les larves d'huître Crassostrea virginica, la métamorphose est provoquée au contact de molécules produites par des bactéries.

Ces exemples, montrent l'intérêt de l'utilisation de molécules messagères dans l'élevage larvaire des mollusques, afin d'augmenter le nombre de métamorphoses et d'obtenir un plus grand nombre de juvéniles. Aussi, à plus ou moins long terme, il est envisageable de produire des substances favorisant la métamorphose par clonage des gènes* , si ces substances sont de nature protéique.

LE CLONAGE DES GÈNES

Cette technique nécessite d 'isoler un gène correspondant à un fragment d'ADN (acide désoxyr ibonucléique), qui détient le code génétique d 'une espèce. Ce gène contient un message, qui permet la . fabrication d 'une protéine donnée. Par différentes méthodes, le gène ainsi isolé peut ête copié, à un très grand nombre d 'exemplaires. Il suffit alors de l 'incorporer dans un brin d'ADN (plasmide bactérien ') qui peut se répliquer à l 'intérieur d 'une bactérie hôte.

Puis, les bactéries, qui ont incorporé ce gène dans leur propre plasmide, se multiplient par culture : c 'est l'opération de clonage proprement dite. Le déchiffrage du gène à l'intérieur de la cellule bactérienne, conduit à la production de la protéine que l 'on souhaite obtenir.


* GÉNE - Elément d'un chromosome constitué par des molécules caractéris tiques j 'un caractè r e h éré di tai r e (exemple : couleur des yeux).

* PLASMIDE BACTÉRIEN - Structure génétique extra nucléaire indépendante du chromosome bactérien. Capable de r eproduct ion autonome, il peut exister dans le cytoplasme à l'état d'un grand nombre de copies, à l 'image, en informatique, de fichiers appartenant à un même logiciel.

35

Alevins de saumon coho (ci-dessous). La production française de salmonidés atteint 950 tonnes en 1989.

36

Enfin, pour produire plus, il est aussi possible de stimuler la croissance chez les poissons en leur administrant des hormones également extraites de l'hypophyse de mammifères ou de poissons.

La production d'hormone de croissance par la technique du clonage des gènes est en cours d'expérimentation. Un message est introduit dans le patrimoine génétique d'une bactérie. Lorsque ce message est déchiffré, il y a production d'une protéine : dans ce cas une hormone de croissance qui, après renaturation et purification, peut être injectée aux animaux d'élevage pour accélérer leur développement. Mais attention, l'application d'une telle procédure doit être maîtrisée et contrôlée afin


. ï

1 1

de ne pas renouveler les égarements de l'élevage terrestre et de son trop célèbre veau aux hormones.

Notons, cependant, que l'hormone de croissance est une protéine très facilement dégradée; ce qui n'est pas le cas des anabolisants stéroïdiens utilisés jusqu'à présent.

Autre aspect très intéressant de l'utilisation d'une hormone de croissance, extraite de l'hypophy~e: l'adaptation des jeunes saumons en milieu mann.

En effet, dans des conditions physiologiques normales, les juvéniles de poisson gagnent la mer à la fin du deuxième printemps. Mais à cette époque, seule une partie d'entre eux sont physiologiquement prêts à passer en mer.

Quinze jours avant leur transfert en mer, les petits saumons subissent une administration d'hormones de croissance sous forme d'implants. Leur capacité à osmoréguler est ainsi stimulée et la mortalité post-transfert très atténuée.

Contrairement aux animaux d'élevage terrestre, la fertilité chez les poissons est généralement élevée: les femelles investissent jusqu'à trente pour cent de leur poids dans la fabrication d'œufs pour donner des milliers de descendants. Mais cette fertilité s'accompagne souvent d'un ralentissement de la croissance, et d'une modification des qualités organoleptiques* de la chair, et même d'une mortalité élevée chez les salmonidés.

Aussi, pour obtenir des individus de grande taille, cherche-t-on à se libérer de ces contraintes liées à la sexualité. Grâce à la génétique, on obtient des animaux stériles comme sont produits des fruits sans pépins. La première technique est l'hybridation qui est le croisement de deux espèces. Mais les résultats sont décevants car la plupart des hybrides obtenus demeurent fertiles et ne sont pas viables. On peut également intervenir au niveau du développement de l'œuf, par un procédé qui amène à une polyploïdisation.

Il faut savoir que le nombre de paires de chromosomes contenues dans les cellules est varia-

INSTITUT OCËANOGRAPHIOUE PAUL RICARD

* ORGANOLEPTIOUES (OUALlTËS) - Gustatives.

37

Stocks chromosomiques de truite arc-enciel, respectivement diploïde (caryotype normal) et triploïde (caryotype résultant d'un choc thermique).

PH. INRA - JOUY-EN-JOSAS

* GÉN()ME - Ensemble des facteurs héréditaires d 'un individu ou d 'une lignée.

* TRANSGÉNIQUE - Introduction d'un gène dans le génotype d 'individus permettant de le transmettre à leur descendance , en vue d'améliorer les performances de certaines espèces d'élevage.

38

ble suivant les espèces. Chacun des noyaux renferme deux jeux identiques de (n) chromosomes parentaux. C'est l'état diploïde (2n).

Chez les poissons, le passage à un état triploïde (3n) est du plus grand intérêt car il provoque la stérilité des animaux par l'absence de développement des organes reproducteurs. Chez la truite, seule la femelle triploïde est totalement stérile. Aussi, produit-on des individus triploïdes femelles : l'élimination du sexe mâle est due à l'utilisation de paires de sexe génétique femelle mais traitées par des hormones maculinisantes. De cette façon, aucun des animaux destinés à la consommation n'a fait l'objet de traitement hormonal.

La polyploïdie est obtenue à grande échelle en salmoniculture en soumettant les œufs à des variations brutales de température. Elle est également pratiquée chez la carpe et l'huître.

L'hybridation d'espèces voisines ou de genres différents peut être associée à la polyploïdie. L'application conjointe de ces techniques donne des animaux viables et stériles. C'est le cas pour les croisements de la truite arc-en-ciel femelle Oncorhyncus mykiss avec des mâles d'autres espèces comme la truite commune, le saumon argenté ou l'omble de fontaine .

L'extension des manipulations génétiques à l'animal, lui-même, est en cours de mise au point au laboratoire: l'incorporation d'un gène stable dans le génôme* d'un individu permet de le transmettre à sa descendance, pour produire des lignées dites transgèniques*. En fait, ce type d'expériences est limité par l'insuffisance des connaissances sur les gènes de poissons.

Dans la plupart des cas, on doit encore utiliser des gènes issus de cellules de mammifères. Et, le plus souvent, ces gènes ne fonctionnent pas de manière optimale lorsqu'ils sont introduits chez les poissons. C'est pourquoi les scientifiques font actuellement de grands efforts pour identifier des gènes de poisson qui soient directement impliqués dans les processus de la croissance, de la résistance aux conditions extrêmes ou aux agents pathogènes.


Croissance accélérée En élevage terrestre ou marin, les animaux rendus stériles ont une

croissance accélérée par rapport aux mêmes espèces qui se développent dans des conditions naturelles. D 'où un gain de poids plus rapide qui est particulièrement intéressant sur un plan économique.

En salmoniculture (élevage de saumon et de truite) , cette stérilité est obtenue au terme d'une manipulation génétique en plusieurs étapes.

ACTIVATION FIN DE LA ŒUFS ADULTES '1 CD MATU®,TION FEC(i)DES CROISSANCE

® Poids

~ n (_Ç}'" ~: '" @:,?;\:.. ~IXYI ,-, . .

@) 2n Di:~:;de ~IXXI / Il ~ 1 1 12nl . r-- Triploïde 13n ) /';;tufetion

~;J---I T-;-C-I@-+"T~=:::: ~, .. ;::: ~j ~~=~r">,/

13nl L Temps

Après fécondation(]) (pénétration du spermatozoïde dans l'ovule) , la maturation de l 'ovule se poursuit. Une division cellulaire aboutit à la formation d 'une nouvelle petite cellule. C 'est le globule polaire (GP2) qui contient n chromosomes@. Normalement, ce globule est expulsé de la cellule de manière à maintenir dans celle-ci un nombre de chromosomes égal à 2 n. Il est possible d 'empêcher cette expulsion .9!.âce à un choc @ thermique (élévation de la température) ou hyperbare~ (augmentation de la pression réalisée au laboratoire) .

Ainsi, on obtient des œufs@ qui renferment 3 n chromosomes (œufs triploïdes), ou, sous certaines conditions hyperbares, 4 n chromosomes (œufs tétraploïdes) . Les poissons tétraploïdes sont fertiles . Et les mâles peuvent donner par croisement avec des femelles normales diploïdes des œufs triploïdes qui donneront des adultes stériles.

La stérilité accélère la croissance@car il n 'y a pas de perte d 'énergie due à la maturation sexuelle.

Cependant, chez les poissons triploïdes, les mâles présentent une croissance plus faible que les femelles . Aussi cherche-t-on à éliminer les mâles stériles en ayant recours à différentes techniques qui agissent sur le sexe des poissons.


* PISCICULTURE - Elevage des poissons.

* DINOFLAGELLÉS -Algues unicellulaires du plancton dont le corps présente deux sillons en croix dans lesquels battent deux flagelles.

• "STRESS"- Action brutale sur un organisme perturbant sa physiologie.

40

Dans le même ordre d'idées, une équipe américaine envisage d'introduire le gène qui provoque la production d'une protéine antigel chez des poissons plats vivant au-dessous de zéro degré dans l'océan Arctique. L'incorporation de ce gène chez les salmonidés pourrait permettre d'envisager leur élevage en eaux exceptionnellement froides: en général, au-dessous de six degrés, en effet, les saumons ne s'alimentent plus.

Produire plus, nous venons de le voir, semble être la finalité de l'aquaculture. Cela ne suffit pas. Il faut aussi produire mieux en améliorant les aliments et le contrôle de l'environnement dans lequel vivent les animaux. Jusqu'à présent, le développement de la pisciculture* commerciale ou de repeuplement est dû, en grande partie, à la mise au point d'une nourriture artificielle de mieux en mieux adaptée : des études biochimiques et physiologiques déterminent quels sont les besoins des animaux d'élevage en acides aminés, acides gras essentiels, vitamines, non apportés par l'organisme. En aquaculture, l'alimentation est primordiale car elle a des incidences directes sur la bonne santé des animaux d'élevage et la qualité de leur chair.

Le contrôle du milieu d'élevage est aussi très important. Diverses substances: métaux lourds, peintures antisalissures ... nuisent directement au bon développement des animaux. Indirectement, le déséquilibre du milieu peut aboutir à la prolifération d'organismes planctoniques: par exemple, les Dinoflagellés* élaborent des toxines qui entraînent des mortalités chez les coquillages et des troubles le plus souvent digestifs voire mortels , chez le consommateur. Des facteurs de "stress ''* liés aux fortes densités, favorisent des maladies et des épidémies.

L'histoire de l'élevage de l'huître en France est marquée par plusieurs épidémies (épizooties) (9)

(9) Pour l'huître plate Ostrea edulis, deux maladies (la marteiliose puis la bonamiose) sévissent depuis 1969. Elles ont considérablement réduit la production de l'huître plate. qui est passée de 25.000 tonnes, avant 1969, à 1.500 tonnes , en 1974. La "maladie des branchies " puis une maladie virale ont entraîné l'extermination de tous les stocks de l'huître creuse d'origine portugaise Crassostrea angulata.


dont l'analyse a permis de définir différents axes de recherche: d'une part, l'instauration d'un réseau de surveillance sanitaire; d'autre part, la mise au point de tests d'immunodiagnostic (10) simples et fiables.

Enfin, des recherches sur les cultures de cellules de mollusques marins (11) déboucheront sur la connaissance et le traitement de certaines maladies. Un autre axe d'étude consiste à développer des

(10) Un test de détection immunologique de la bonamiose est déjà commercial isé.

(11) Actuellement, seule est disponible une lignée cellulaire d'un mollusque d'eau douce, Biomphalaria glabrata qui a permis de progresser dans la connaissance de Schistosoma mansoni, responsable de la Bilharziose.


Conchyliculture dans le Bassin de Thau, en Méditerranée. Les moules, fillées sur des cordes d'environ cinq mètres de long, sont triées et récoltées lorsqu 'elles atteignent sill à huit centimètres.

41

42

souches animales résistantes vis-à-vis d'agents pathogènes. C'est ainsi que chez les salmonidés, certains hybrides triploïdes résistent à la septicémie hémorragique virale (SHV), qui décime fréquemment les élevages. Le virus responsable de cette maladie est connu et ses gènes sont maintenant isolés.

De telles recherches ouvrent la voie à l'élaboration d 'une nouvelle génération de vaccins dont l'efficacité ne peut malheureusement être prédite. Diverses approches génétiques autres que l'hybridation polyploïde (sélection, transfert de gène), sont à même, mais à plus long terme, de pourvoir des lignées de poissons résistant à ce virus.

Les biotechnologies ouvrent de nouvelles voies pour améliorer la croissance et la reproduction des organismes d 'élevage. Mais, cette sélection d'animaux en vue d 'une performance particulière peut aboutir à une fragilisation des espèces.

Le rôle essentiel des biotechnologies marines, c'est de servir d' instrument de connaissance, de diagnostic et de contrôle plutôt que de produire des "super-animaux", en définitive, difficiles à maîtriser.

Des sous-produits sous-exploités

D Dans les vingt années à venir, on évalue à trente millions de tonnes l'accroissement de la demande mondiale en produits de la mer. Le

développement d'une gestion rationnelle des pêcheries et de l'activité aquacole devrait permettre de répondre, du moins en partie, à la demande des consommateurs. Pour le reste, il faudra bien que l'homme, lui le pilleur-gaspilleur, guidé par la facilité et le profit immédiat, devienne utilisateur-gestionnaire du monde marin.


Par exemple, est-il acceptable de rejeter immédiatement à la mer le "faux poisson"? Ces fonds de filets qui renferment des espèces de faible valeur marchande, doivent-ils être perdus alors qu'une partie pourrait être récupérée et transformée en farine de poisson? Mais attention, pas n'importe quelle farine : près de la moitié du produit des pêches maritimes est transformée en aliments composés pour animaux d'élevage ou de compagnie.

Pour éviter de tels gaspillages, l'Ifremer mène depuis 1987 un programme de valorisation des espèces marines peu exploitées, ou difficilement exploitables. Cette valorisation peut prendre diffé-


Le filetage des poissons engendre des sousproduits frais qui représentent en moyenne 50 % des produits de base.

43

* TACAUO ·- Poisson de petite taille de la famille du merlan.

* FILETAGE - Opération qui consiste à lever (soit à la main, soit mécaniquement), la partie comestible (filet) du poisson, de part et d 'autre de l'arête centrale.

A partir des sous-produits de la pêche et des invendus sont fabriqués des amendements organiques utilisés en agriculture moderne . Ici, l'opération de brassage du compost à la Compagnie du Guano de poisson Angibaud.

44

rentes formes: en particulier la fabrication de pâte de poisson, le surimi japonais. Obtenu à partir de chair de colin d'Alaska, de chinchard, de tacaud* ... , elle constitue la matière première de produits d'imitation de fruits de mer (ou "kamaboko''): crabe, langouste, homard, coquille Saint-Jacques ...

La valorisation des protéines d'origine marine peut revêtir bien d'autres aspects: par exemple, des machines permettent de récupérer dix pour cent de chair supplémentaire qui adhère aux carcasses des poissons après les opérations de filetage*.

La pulpe de poisson qui est obtenue, constitue la matière première d'un grand nombre de produits attractifs plus ou moins cuisinés, et prêts à l'emploi.

OCÉAN OE VIE POUR NOURRIR, SOIGNER, NETTOYER

D Des générations d'enfants ont subi la pénible épreuve de la cuillerée d'huile de foie de morue, avalée d'une traite en grimaçant et en

fermant les yeux ... Cette potion, chère aux médecins d'antan, stimulait la croissance des bambins en raison de sa teneur élevée en vitamine A.

Pendant la dernière guerre mondiale, la précieuse vitamine était recherchée jusque dans le foie des requins. L'extraction qui était réalisée dans les laboratoires de l'Alimentation équilibrée (Aec), à Commentry (Allier), s'accompagnait de la production d'un résidu, en quantité importante. Rapidement, les chimistes s'intéressaient à ce sous-produit encombrant. En fait , il s'agit du squalène, découvert presque simultanément par un Japonais, Tsujimoto (1916), et par un Anglais, Chapmam (1917). C'est une huile très fluide qui, en toute innocuité, a un gra.nd pouvoir de pénétration dans la peau humame.

D'où son utilisation dans des préparations en pharmacologie et cosmétique: laits de beauté, crèmes hydratantes ou anti-solaires ...

Cette simple histoire d'huile de foie de requin illustre en raccourci toute l'évolution de la pharmacologie naturelle.


Eventail de mer, Gorgonia venta/ina, observé à vingt mètres de protondeur à Porto Rico (page ci-contre).

Foie de requin profond de Méditerranée (cidessous). On aperçoit les deux grands lobes bruns qui renferment une quantité importante d'huile: le squalène.

47

48

Pour se soigner, les hommes ont d'abord cueilli des plantes terrestres qu 'ils trouvaient autour d'eux. Puis, ils ont découvert les vertus médicinales de certains organismes marins . Leur savoir est demeuré longtemps empirique : au XVIe siècle, en Chine, certaines algues brunes étaient préconisées pour traiter le goitre.

Avec l'essor récent des biotechnologies, ce savoir s'est élargi jusqu'à la connaissance des constituants biochimiques des plantes ou des animaux, ainsi qu'à l'action de certaines substances naturelles qu'ils renferment.

De la bactérie microscopique à l'imposante baleine, des centaines de milliers de végétaux et d'animaux marins sont susceptibles d'être des agents actifs sur le plan thérapeutique. Mais si les potentialités de la pharmacologie marine semblent étendues, les spécialistes admettent qu'elle n'a pas encore accompli de percée significative. La raison principale réside dans l'insuffisance des connaissances sur la structure chimique des substances obtenues qui forment des édifices d'une extrême complexité.

On attend des biotechnologies de nouveaux moyens pour extraire les molécules convoitées, les purifier et les produire industriellement. Déjà, des programmes scientifiques portent sur des organismes de différents embranchements : bactéries, crypt?games,. spongiaires, cnidaires, mollusques, tuniCiers, pOissons ...

Ainsi que nous l'avons vu dans le chapitre "Nourrjr", la consommation d'algues en "légume de mer" apporte un effet global de stimulation des défenses des organismes affaiblis. Les drogues qui sont extraites des végétaux marins peuvent être de précieux auxiliaires de la médecine humaine ou vétérinaire. Aujourd'hui, en France, les algues entrent dans la composition de plusieurs dizaines de médicaments.

Des extraits d'algues de la famille des Bonnemaisoniacées ou des Dictyotacées ont une activité antibactérienne ; mais il faut reconnaître que les


molécules actives présentent très souvent des spectres mal adaptés au traitement des maladies infectieuses humaines ; et pire, des toxicités élevées. Quant à l'activité antifongique, elle est réelle mais mal connue.

Des espèces de Dictyotacées, Cystoseires ou Cyanobactéries fournissent des substances actives sur des tumeurs malignes. D'autres ont une action bénéfique sur le système cardio-vasculaire.

L'alginate de calcium (algues brunes) saupoudré sur les plaies chirurgicales, forme un gel qui arrête l'hémorragie. Ces qualités hémostatiques en ont rendu l'emploi courant en dentisterie, sous forme de "laine" et en gastroentérologie. Les alginates s'opposent à l'absorption intestinale du strontium radioactif sans perturber celle du calcium. Une autre mousse, japonaise celle-ci: Hypnea japonica, une fois réduite par des sels de bore, augmente la fixation du calcium osseux et fait baisser le taux de calcium sanguin .


La chitine extraite de la carapace de crustacés (ici, crevettes pénéides) sert à élaborer une "peau artificielle". Utilisée pour les brûlures et blessures, elle connait un vif succès au Japon.

49

Préparation d ' une émulsion à base d'actifs marins. L' utilisation d'un agitateur à hélice et d ' un bain-marie chauffant favorise l 'homogénéisation des matières premières . En médaillon , La ligne " P/ancton/ss/me " Daniel Jouvance. Des microalgues spécifiques sont adaptées à chaque type de peau.

50

Enfin, comment ne pas évoquer la thalassothérapie et la cosmétologie pour lesquelles l'utilisation des algues est moins exigeante qu'en médecine humaine? Bases de bains, produits amincissants et hydratants, cure préventive contre le vieillissement de la peau ... , le marché des spécialités aux algues est en pleine expansion.

Récemment, d'une algue brune, la Symbodirium microadriaticum, qui vit en symbiose avec les coraux et protège ces fragiles animaux des rayons ultraviolets, les spécialistes de l'Institut australien des sciences marines, près de Townsville, ont isolé


Valorisation de substances biologiquement actives extraites d'organismes marins

MAMMIFt:RES Oaupl'Mn. e.telne

POISSONS _ ... tt.mlne A et D : huiles de laie _~ puissant (squale"e): huiles

de lots _ antiviral (azldothymidine) : sperme cie

hareng _ an •• th'.lqu8 loca' (tetrodotoxlna) :

polsson-globe (fugu), - Inhlbtl.ur de la v&scularisatlon des

tumeur. solides : cartilage de requins _ 8CtIt conlr. le. thromboses (huiles de

poIuon) : maquereau. sard ine ... _ .""lIoration des lonctlons hépatiques

(taurine) : sardine

CRYPTOGAMES • CHAMPIGNONS _~ (c~.lospofjn.): C~losporlum .cr.mon/um .

• ALQUES _~ et entItongiqUe (Te rptnes) : Bon

n.m.l.onlac .... Dlctyotae6e • ... - ..mu_a' : DictyOUIcHs, CysIOMlr •• , eyano-

phye ...... - 1IdIf sur 1. ayat6ma cardio-v .. culalre, - Wu ... , ~: Digani •• /mplex, _~ (008108"& alginate ds calcium) :

aigu •• brune., _ 8"11,., .. 1\11,.. (acide domolque, acide kli"l·

que) : algu8 fouge Dlglnea simplex,

',.z ".,. /'

* CRIBLAGE - Inventaire exhaustif des activités biologiques d 'une substance, basé sur la structure chimique de la molécule et de ses diverses fonctions .

52

une substance constituée d'acides aminés, qui sera peut-être la base d'une crème solaire. Un produit très efficace, selon les Australiens, capable de protéger vraiment des effets carcinogènes des ultraviolets et d'éviter l'apparition des mélanomes malins, ces tumeurs de la peau si souvent mortelles.

Les algues semblent posséder toutes les vertus médicinales, les médicaments de la mer tous les pouvoirs de guérir. Et il est facile de renforcer cette idée en élargissant nos propos à quelques embranchements, ainsi que nous le faisons dans le schéma qui illustre ce chapitre.

En réalité, si les travaux sur la valorisation de substances biologiquement actives extraites d'animaux ou végétaux marins sont prometteurs, ils demeurent pour la plus grande part au stade expérimental, du moins en France.

Le problème essentiel qui conditionne les recherches sur des molécules nouvelles d 'origine marine, est celui du criblage* de leurs activités biologiques. A cet égard, deux démarches sont envisageables.

La première consiste à voir s' il existe un lien entre leurs activités biologiques intéressantes pour l'homme et leur toxicité dans le milieu naturel.

Ainsi la tétrodotoxine isolée du Fugu (poisson-globe) est une neurotoxine puissante vis-à-vis des organismes dont l'espèce humaine (trente intoxications mortelles par an au Japon) et est utilisée comme anesthésique local.

La deuxième démarche consiste à explorer d'une manière systématique l'ensemble des fonctions physiologiques ou pharmacologiques des molécules extraites. Il s'agit là d'un travail gigantesque (et coûteux) pour lequel le nombre de "coups au but" est extrêmement faible.

Bel exemple de réussite, cependant, la découverte de l'azidothymidine (AZT), isolé du sperme de hareng et, à présent, synthétisé. C'est un antiviral très puissant qui est l'une des substances utilisées actuellement pour traiter les malades du Sida.

OCËAN DE VIE POUR NOURRIR, SO~GNER, NETTOYER

54

D Tout à l'égout, tout à la mer ... Depuis des millénaires, l'homme se contente, ou presque, de rejeter dans les océans ses déchets de toutes

sortes.

Pourquoi donc se gênerait-il? Les océans sont immenses; leur pouvoir d'absorber et d'éliminer lui paraît sans limite. Il est vrai que la mer réagit, s'adapte aux différentes pollutions: elle neutralise parfois leur impact; elle peut même s'en débarrasser plus ou moins rapidement.

On dit que le milieu marin - comme tous les systèmes vivants - cellules, organismes, communau-


tés ... -, a des capacités d'homéostasie: dans certaines limites, il maintient son intégrité et son fonctionnement d'une manière stable et équilibrée. Par la mise en œuvre de mécanismes de régulation et d'épuration.

Mais au-delà d'un certain seuil d'agression, les microorganismes nettoyeurs sont débordés, inefficaces. Et ce n'est pas tout: des substances (12) sont réfractaires à toute action naturelle de dégradation. Pire, elles s'intègrent dans la vie marine en entraînant d'importants déséquilibres et même des modifications de l'ensemble de l'écosystème.

Des bactéries stockent des quantités impressionnantes de métaux lourds : mercure, plomb, cadmium, zinc ... De ce fait , elles contribuent à transférer ces poisons à différents maillons des chaînes alimentaires marines. Plancton, coquillages et poissons s'intoxiquent les uns les autres, et empoisonnent l'homme, à son tour. A ce propos, on évoque souvent les milliers de Japonais de la baie de Minamata, victimes, dans les années 1950, d'une grave maladie après consommation de poissons contaminés par des rejets industriels de mercure.

Ce cas extrême montre les dangers qui menacent l'homme lorsqu'il agresse son propre milieu. Mais il faut reconnaître, et nous l'avons déjà vu dans les chapitres précédents, que, dans la nature, le rôle bénéfique des microorganismes prévaut largement sur leurs activités néfastes.

Ainsi, on sait maintenant sélectionner, "domestiquer" des bactéries et les utiliser, pour éliminer des polluants souvent très toxiques: hydrocarbures, détergents, solvants, pesticides ...

De nombreux microorganismes sont capables de digérer le pétrole naturellement, dès lors qu 'ils peuvent disposer d'oxygène et d'éléments minéraux indispensables (azote, phosphore ... )

Mais c'est un phénomène lent qui peut durer plusieurs mois. Des scientifiques ont réussi à l'accélé-

(12) Notamment les dérivés halogènés : pesticides organochlorés , biphénylpolychlorés ou polybromés : PC.B. ou PB.B.


La nappe de pétrole se fragmente avant de disparaître, sous l'action des bactéries marines.

56

rer en donnant aux bactéries une sorte de potion qui les "dope". Gavées d'azote et de phosphore, elles se multiplient rapidement et s'attaquent avec plus d'appétit à la nappe de pétrole. L'efficacité du produit (13) est spectaculaire. En Alaska, elle s'est

matérialisée par une disparition totale des hydrocarbures traités, en moins de deux semaines.

Ces organismes forment une véritable brigade de nettoyeurs microscopiques au service de l'homme. A lui, de définir les consignes d'assainissement et de fournir les moyens matériels nécessaires pour que le ménage soit bien fait.

Ce personnel spécialisé est de plus en plus efficace. On parvient même à former de nouvelles générations de nettoyeurs pour vaincre des salissures jusqu'alors rebelles.

En termes plus techniques, on fournit à des microorganismes, par génie génétique, le matériel enzymatique nécessaire afin qu'ils puissent dégrader certains polluants qui ne pouvaient pas l'être jus-

(13) Ce produit baptisé " Inipol E.A.P 22 ", a été mis au point par Elf Aquitaine. avec le concours de l'Institut océanographique Paul Ricard . En 1989. il a démontré toute son efficacité pour nettoyer les côtes polluées de l 'Alaska, suite à l 'échouage d 'un pétrolier.


qu'alors. Les Japonais ont identifié un champignon appelé Nocardia qui est capable de digérer le caoutchouc, en particulier les pneus.

Dans la baie de San Francisco, une bactérie (Pseudomonas cepacia) a permis d'enrayer une pollution due au trichloréthylène.

SALISSURES Une solution écologique

D Cages de poissons d'élevage, collecteurs de coquillages, coques de bateaux... Toute surface plongée

dans la mer est rapidement envahie par une multitude de végétaux et d'animaux. C'est le "fouling" ou "salissure". En plus d'effets corrosifs, ce phénomène a des conséquences d'ordre économique: une pellicule de bactéries d'un dixième de millimètre d'épaisseur suffit à ralentir la vitesse d'un navire d'environ vingt pour cent.

Des peintures efficaces diffusent un voile qui empêche les animaux et les végétaux de s'accrocher. Mais ce voile est à base de matières toxiques pour la vie marine, principalement d'étain sous forme organique (*).

C'est pourquoi des scientifiques français, britanniques et américains cherchent à démonter ces mécanismes de fixation et de colonisation des organismes marins. Afin d'y opposer une parade écologique en exploitant les propriétés de certaines bactéries qui élaborent des substances empêchant la fixation des larves.

n La toxicité de composés organométalliques s'est manifestée dans les zones conchylicoles (bassin d'Arcachon), provoquant des malformations de la coquille des huîtres.


l

57

Station d'épuration de Marseille. (1) Dégrillage. (2) Relèvement des eaux. (3) Désablage - déshuilage. (4) Bennes automatiques (évacuation des déchets) . (5) Séparation des graisses. (6) Local électrique. (7) Prédécantation. (8) Accueil et bureaux. (9) Accès visiteurs. (10) Parking. (11) Tunnel d'accès véhicules. (12) Local des réactifs. (13) Local ventilation. (14) Mélange rapide. (15) Coagulation - floculation. (16) Décantation lamellaire. (17) Local électri-que. (18) Pompage aval. (19) Pompage transfert des boues.

PH. DET.SE - MARSEILLE Aux Etats-Unis toujours, des scientifiques de

58

l'Université du Michigan ont trouvé des bactéries aptes à décomposer biologiquement les P.C.B. (biphényles polychlorés) utilisés dans l'industrie électrique et dans celle des matières plastiques.

Des chercheurs du Gas Institute ont, eux, mis en évidence des bactéries dévoreuses du soufre contenu dans le charbon avant combustion. Le rendement est actuellement de quinze pour cent en moyenne, mais la dégradation a atteint jusqu'à quatre-vingt-dix pour cent dans certaines expériences.

Aux Pays-Bas, une équipe de l'Ecole d'agriculture de Wageningen propose un traitement de décontamination de l'eau polluée par les nitrates. Ces derniers sont transformés en azote par des bactéries du genre Hyphomicrobium.

De fait , on sait depuis fort longtemps épurer les eaux d'égout urbaines en les traitant naturellement.


Le "lavage " de l 'eau demande plusieurs traitements successifs et spécifiques,

C'est un traitement biologique (14) (ou biodégradation), Il varie suivant les processus technologiques utilisés: lits bactériens, bassins de boues activées, lagunage .. , Mais, dans tous les cas, le principe reste le même : des colonies de bactéries, de protozoaires et même de larves d'insectes se développent, se nourrissent de la matière organique contenue dans l'eau d'égout. En fait, ils désintègrent, transforment les déchets organiques en produits minéraux inoffensifs , Un traitement chimique peut compléter cette épuration,

A Marseille, est implantée la plus grande station d'épuration enterrée au monde, Près de quatre cents millions de litres d'eaux usées sont traitées chaque jour, Au total , le " lavage " dure deux heures : quatre-vingts pour cent des matières en suspension, et jusqu'à cent pour cent des sables et des graisses sont éliminés, Les rendements de séparation sont également satisfaisants pour les métaux lourds

(14) Dans les stations de traitement des eaux usées, l 'épuration biologique est précédée d 'autres opérations préliminaires d'ordre physique . Elles permettent de séparer de l 'effluent les résidus solides, sables, huiles, graisses ..


Lagunage de Porquerolles (Var). Outre son intérêt en tant que système d'èpuration, il offre un milieu naturel agréable et extrêmement productif.

60

et les phosphores mais ils ne dépassent pas quatorze pour cent pour les détergents (15).

A une échelle inférieure, le même principe est appliqué pour épurer et valoriser les eaux rejetées par les fermes d'élevage de poissons marins. Mieux, on parvient à recycler l'eau chargée en produits toxiques : ammoniaque, nitrites ... Sous l'action des bactéries, les poisons se transforment en nitrates ou en phosphates inoffensifs, qui sont d'excellents engrais pour produire massivement du plancton végétal.

Ce "fourrage" est la nourriture de base de tout élevage puisqu'il alimente le plancton animal, luimême destiné aux larves de poissons.

Les eaux usées d'origine domestique, industrielle ou agricole, constituent un milieu favorable à la culture des algues microscopiques. Mais il est important de s'assurer de leur inocuité au plan bactériologique et chimique. De nombreuses expériences ont été conduites en ce sens aux Etats-Unis, en Australie et en France avec des résultats plus ou moins satisfaisants.

(15) A noter que la technique du lagunage dégrade ces détergents à 99 %, en fournissant par ailleurs de la matière vivante utilisable en aquaculture (plancton) .


~,~ ~.~ Vers .

la "bio-société" D

Américains et Japonais évaluent à plus de soixante milliards de dollars le marché potentiel des biotechnologies à l'an 2000. C'est dire

l'essor extraordinaire que va subir cette branche de la science à moyen terme.

En fait , il s'agit d 'une véritable révolution biologique. En marche depuis une vingtaine d'années, elle commence à bouleverser les données économiques et sociales de la planète : du moins celles des pays industrialisés qui engagent d' importants investissements dans cette voie.

En premier lieu, les Etats-Unis et le Japon sont le plus souvent en pointe dans de nombreux secteurs. A ce propos, pour l'ensemble des biotechnologies, les Etats-Unis emploient soixante pour cent des chercheurs et ingénieurs confirmés du monde entier (16).

Au plan européen, la France se situe derrière l'Allemagne mais devance la Grande Bretagne. Et s'il faut reconnaître que ces pays accusent du retard par rapport aux deux "géants", il n'a rien de préoccupant. Car l'Europe compte un excellent potentiel d'experts en biologie moléculaire et cellulaire, en génétique et en microbiologie.

D 'après le même rapport, le premier handicap est le manque de liens entre l'université et l'indus-

(16) D'après un rapport prèparé par l 'AREPIT pour la Commission des communautés européennes (1986).


62

trie qui s'estompe actuellement. D'autre part, la C.E.E. ne dispose pas de grands centres de recherche appliquée, en particulier dans le Sud : France, Italie, Grèce, bien que des biopôles tels que celui de Luminy, à Marseille, prennent naissance.

De plus, moyens matériels et compétences sont le plus souvent rassemblés sur un plan national et à une échelle trop petite, vu l'étendue des programmes scientifiques.

C'est le cas en France, avec une dispersion des recherches dans des organismes tels que l'Ifremer, le Centre national de la recherche scientifique (Cnrs), l'Institut Pasteur, l'Institut national de la recherche agronomique (Inra), l'Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm), ou encore l'Institut français de recherche scientifique pour le développement en coopération (Orstom), sans compter les laboratoires de recherche universitaire. Pour contribuer à renverser cette tendance un groupe thématique "biotechnologies marines" a été créé au sein de l'Association pour le développement de la bio-industrie (Adébio) (17).

Pour Yves Le Gal, coordonnateur de ce groupe, la stratégie se résume en quelques mots: structurer les différentes équipes, susciter de nouvelles collaborations, décloisonner la recherche et l'industrie travaillant dans ce domaine.

Déjà, les biotechnologies ouvrent de nouveaux horizons à la mise en valeur des ressources vivantes marines. Selon des spécialistes, une nouvelle révolution de la science et de la société est en marche. Et les biotechnologies marines s'inscrivent dans cette "bio-société" qui est en train de naître. Leur rôle va être important, jusqu'à contribuer à apporter des solutions aux grands problèmes de notre temps : faim dans le monde, pollution, maladies, crise de l'énergie .. . Tous les espoirs sont permis si cette science est soutenue par une volonté politique, et si elle bénéficie d'un consensus social.

(17) Une quarantaine d'équipes scientifiques sont déjà membres de cette association parmi lesquelles l ' Institut océanographique Paul Ricard .

OCËAN DE VIE POUR NOURRIR. SOIGNER, NETTOYER

POUR EN SAVOIR PLUS Austin B., 1988 - Marine microbiology. Cam

bridge University Press, GB, 222 p. Barnabé G., 1986 - Aquaculture 1 et 2. Editions

Lavoisier, Fr., vol.l : 521 p , vo!. 2: 1123 p.

Baudin-Laurencin F. et Tixerant G., 1985 -Pathologie des poissons élevés en mer. Recueil de médecine vétérinaire, Fr. , 161 (10): 735-746.

Callegari J.-P., 1989 - Feu vert pour les microalgues. "Biofutur", Editions scientifiques Elsevier, Fr., Paris (76) : 25-40.

Chretiennot-Dinet M.-J., et Robert R., His E., 1986 - Utilisation des "a lgues - fourrage" en aquaculture. Annales de biologie, T. XXv, Fasc. 2: 98-119.

Chevassus B., 1985 - Développements récents concernant la génétique des sa lmonidés et leurs applications en aquaculture. Coll. Fr. Japon. Océanogr. , Fr., Marseille, Vie Marine, (8) : 79-86.

Colloque Bio-Mer, 1989 - "Les biotechnologies et la mer ". Programme BRITTA , Conseil régional de Bretagne, Fr. , Rennes, 54 p.

Colwell R., Pariser E. and Sinkey A., 1984 -Biotechnology in the ma rine sciences. Publisher J. Wiley, U.S.A. , 292 p.

Darbon P., Vincent c., 1986 - Biotechnologies marines, "Biofutur'; Editions scientifiques Elsevier, Fr. , Paris, (46): 21-36.

Delepine R., Gaillard J., Morand Ph., 1988 -Valorisation des algues et autres végétaux aquatiques, colloque "VA LVA", Ed. Cnrs/Ifremer Pub!. , Fr., 350 p.

De Rosnay J., 1966 - Les origines de la vie, de l'atome à la cellule, Editions du Seuil, Fr. , Paris, 233 p.

Documents océanographiques, 1989 - Les algues et leur utilisation. "Oceanis", Inst. Ocean, Fr. , Paris, 15,5: 673-754.

Durand P., 1989. - Les biotechnologies marines : avenir des sciences marines ? "Equinoxe ", Ifremer, Fr., Nantes (25) : 4-12.

Douzou P., Durand G., Kourilsky Ph., Siclet G., 1983 - Les Biotechnologies, "Q ue sais-je", Presses universita ires de France, Fr., Paris, 128 p

Frasson c., Arzel P., 1989 - Algues, l'or brun et blanc des moissons de la mer, "Océanorama ", Institut océanographique Paul Ricard, Fr., Marseille (13): 16-21.

Gaignon J.-L., 1987 - L'élevage des juvéniles de saumon atlantique (salmo salor), "La pisciculture française", Fédération na-


tionale des pisciculteurs, Fr. (90) : 5-57. Guillaume J., 1990 - Les bases de la nutrition

des salmonidés. 1 - Généralités - Besoins qualitatifs. "La pisciculture française ", Fédération nationale des pisciculteurs, Fr. (100) : 47-59.

Gros F., Jacob F., Royer P., 1979 - Sciences de la vie et société - Rapport présenté à M. le Président de la Republique, la Documf'ntation Française, Fr., Paris, 288 p

Harache Y, 1986 - La salmoniculture marine. "La pisciculture française ", Fédération nationale des pisciculteurs , Fr. (86): 5-75.

Ladousse A., 1990 - Alaska, potion magique pour bactéries anti-marées noires. "Océanorama ", Fondation océanographique Ricard, Fr., Marseille (14): 27-31.

"La Recherche", 1987 - Vavenir des biotechnologies. Société d'éditions scientifiques, Fr. , Paris, vol. 18 : 565-736.

Le Gal Y, 1989 - Biotechnologies marines, "Oceanis ", Fr. , 15 (4) : 347-360.

Mabeau S., Brault D., 1989 - Utilisation des algues en alimentation humaine : des débouchés prometteurs, " Equinoxe", Ifremer, Fr. , Nantes (29) : 4-8.

Mabeau S., Vallat O., Brault D., 1990 - Le charme discret des macro-algues, "Biofutur", Editions scientifiques Elsevier, Fr., Paris (88) : 24-39.

Michel A., 1985 - Etat de l'aquaculture marine en France : problèmes et contraintes, axes de recherche. Coll. Fr. Japon Océanogr. , Marseille, Vie Marine (8) : 5-22.

Rancurel P., 1984 - Les requins de profondeur en Méditerranée, approches d 'une nouvelle ac tivité ha lieutique , "Océanorama ", Institut océanographique Paul Ricard, Fr., Marseille (7) : 35-42.

Scriban R., 1985 - Biotechnologie, Technique et Documentation, Lavoisier, Fr., Paris, 662 p

Snyderman M., 1990 - "Un Océan de vie", Ed. Atlas, Fr. , 160 p.

Vicente N., 1987 - Tout à l'égout, tout à la mer. "Océanorama ", Institut océanographique Paul Ricard, Fr. , Marseille (10): 22-26.

Vicente N., 1987 - Il était une fois l'aquaculture , "Océanorama ", Institut océanographique Paul Ricard, Fr. , Marseille (II): 6-13.

Vicente N., 1989 - Veau de mer, source de vie, in Avenir de la Santé, Avenir 15 ans Ed. : 495-546.

63

64

TABLE DES MATIÈRES

PRÉFACE • Les nouveaux outils

d'une gestion respectueuse du monde marin

UN OCÉAN DE VIE • Du tour de main à la gestion du vivant • Voyage vers l' infiniment petit

UN OCÉAN DE VIE POUR NOURRIR • Algues : des "légumes de mer': .. aux extraits • Mollusques, crustacés et poissons :

produire plus, produire mieux • Des sous-produits sous-exploités

UN OCÉAN DE VIE POUR SOIGNER

UN OCÉAN DE VIE POUR NETTOYER

VERS LA "BIO-SOCIÉTÉ"

POUR EN SAVOIR PLUS ...

• DIRECTEUR DE LA PUBLICATION : Jean-Pierre Peyret

• CONCEPTION ET MISE EN PAGE: Christian Frasson • PHOTOCOMPOSITION : André Achard (Marseille) • PHOTOGRAVURE : ppe. (M a rseille) • ASSISTANCE TECHNIQUE: Claude . G<:!nive~ • IMPRESSION : Imprimerie Ricard (Marseille) . DEPOT LEGAL : mars 1991.


L'île des Embiez, siège de l'Institut océanographique Paul Ricard, est située à 10 minutes de navigation du port du Brusc, à Six-Fours-les-Plages, entre Sanary et Toulon (13 km), à 65 km de Marseille. Elle compte 95 hectares, d'une diversité étonnante: forêt de pins,falaises, plages de gravier fin ...

Tous les aménagements ont été réalisés dans le respect de la nature, ainsi que l'a souhaité Paul Ricard, quand il a fait l'acquisition de l'île, en 1958. Le regroupement des infrastructures d'accueil et de loisirs autour du port a permis de conserver à une grande partie de l'île son aspect originel, quasi sauvage par endroit.

DEUX MOTS D'HISTOIRE L'île a toujours eu une vocation maritime: de tous temps, des vaisseaux

fuyant la tempête ont fait relâche dans cet abri naturel protégé par la chaîne du cap Sicié. Dès l'Antiquité, les Phocéens fondent à l'emplacement du Brusc actuel, une cité qui devient par la suite possession romaine sous le nom de Tauroentum. En 1376, le pape Grégoire Xl , qui ramène la papauté d'Avignon à Rome, fait escale aux Embiez pendant trois jours. L'amiral génois Andrea Doria, qui commandait la flotte de Charles Quint au moment de l'invasion de la Provence, en 1536, vient se ravitailler au puits Sainte-Cécile dont l'eau possédait de grandes vertus diurétiques.

Exploités dès le XIe siècle par des moines de l'abbaye de Saint-Victor, à Marseille, Les marais salants, aujourd'hui désaffectés, sont utilisés comme bassins d'expérimentation par les chercheurs de l'Institut océanographique Paul Ricard.

D Comment nourrir les milliards d'hommes de demain, les soigner, les protéger de la pollution et des

nuisances? A cette question essentielle. la mer peut apporter des réponses. Du moins en partie.

De l'utilisation traditionnelle des ressources de la mer (pêche, aquaculture ... ), aux premières retomoées de la biologie du troisième millénaire (génétique, pharmacologie ... ), c'est tout un ensemble de savoirs qui se conjuguent. Pour donner à l'homme des armes pour le progrès, des outils d'une gestion respectueuse de la vie et des espèces marines. A lui d'en faire bon usage.