valorisation des microalgues : du potentiel à la diversité des applications par thierry picaud |...
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Thierry Picaud, CEO / Fondateur, Medinbio
Mardi 22 mars
Valorisation des microalgues : du potentiel à la diversité des applications.
Liege Creative, en partenariat avec :
Medinbio– else we can
Microalgues : petite taille, une infinité de possibilités
Les microalgues = microorganismes possédant un large spectre d’action :
• Production de molécules d’intérêt
Energetique
Therapeutique
Nutraceutique
• Protection des cultures
• Favorise la croissance microbienne du sol
Production de molécules d’intérêt
Production de microalgue : système ouvert
Deux phases de croissance :
• Multiplication
• Production d’un actif cible
accumulation : stress ou autre
• Production industrielle
généralement en système
ouvert :
• Nécessite de grands
espaces
• Ouvert = contaminations
Production de microalgue : système fermé
Production industrielle en système
fermé :
• Gain de qualité (moins de
contaminant)
• Possibilité d’éclairer artificiellement
24/24h
• Coûts de production plus élevés
Production : différence phototrophe/hétérotrophe
En condition phototrophe :
• La lumière comme source d’énergie
• Le dioxyde de carbone comme source de C
La lumière et le CO2 sont donc des facteurs prépondérants pour la maîtrise des rendements dans ce type de production
En condition hétérotrophe :
• Pas besoin de lumière
• Utilisation d’une source carbonée
Collaboration ULg - Medinbio
Ciblage d’un actif : catégorie des pigments
Production en réacteur hétérotrophe :
Pas de photosynthèse : consommation de sucres
Démarche Ulg - Medinbio
• Screening des souches d’intérêt therapeutique
• Teneur en matiere active
• Croissance élevée
• Résistante aux forces de cisaillement
• Passage en hétérotrophe :
• Choix du substrat ad hoc
• Choix longueur d’onde
• Méthode de production semi-continue
Augmentation du rendement en biomasse
La microalgue sélectionnée est capable de croître en hétérotrophie
En utilisant comme source de Carbone un sucre
Screening du sucre le plus adéquat (cfr graph)
Conséquences :
Production accélérée passant de 0,5 g/l à 6 g/l
Perfectionnement des différents paramètres
L’optimisation du milieu
de culture et d’autres
paramètres techniques
ont permis de porter les
rendements en matière
sèche à 18 g/L
Conclusion
Du screening de la souche à celui du sucre, en passant parl’ajustement de paramètres clés :
Passage de 0.5 g/L de biomasse à 18 g/L
Partenariat avec un industriel en cours
Microalgues et la défense des plantes
Qu’est ce qu’un éliciteur ?
Les avantages sont nombreux :
• Substances naturelles
• Pas de résidus
• Pas de résistance
• Action large spectre• Pas de phytotoxicité
• Découverte scientifique récente (10 ans) :
Les plantes disposent de mécanismes de défenses
face aux pathogènes
• Ces mécanismes peuvent être stimulés (SDN) à titre
préventif (~ vaccination)
Qu’est ce qu’un éliciteur ?
• Un éliciteur (SDN) = molécule reconnue par la plante
imitant la présence d’un pathogène
• Cette molécule va induire une cascade de défenses
naturelles dans les cellules végétales
La plante réagit plus VITE et plus FORT
• Stimulation de l’expression de gènes de défense• Pique oxydatif (H2O2)• Modifications de la paroi• Production de phytoalexines• …
Usage préventif
Les défenses naturelles des plantes
• PTI (PAMP-triggered immunity): PAMPs-MAMPs (exogènes) et DAMPs (endogènes)
• ETI (effector-trigerred immunity): reconnaissance gène pour gène (défense verticale)
Boller and Felix, 2009
PTI : Cascade de réponses (large spectre)
Les microalgues dans tout ça ?
Parois cellulaires composées de MAMPs ou de DAMPs, exemple =
• Chlamydomonas reinhardtii (eau douce) : oligosaccharides
• Pavlova lutheri (eau salée) : cellulose et hémicellulose
• Nannochloropsis oculata : cellulose
Effet éliciteur d’extrait de macro-algue déjà bien connu
Similaire à la paroi de la plante
Exemple : laminarine
Laminarine
Laminarine =
• Polysaccharide provenant d’une algue brune (Ascophyllumnodosum)
• 35% du poids sec de l’algue
• Un éliciteur bien connu
• Activation des gènes de défense
• Production de protéines PR (glucanase, chitinase)
Exemple d’efficacité : sur tabac
Sur tabac contre l’agent de la pourriture molle
Erwinia carotovora
Contrôle Laminarine
Restriction des symptômes par le traitement à la laminarine
Klarzynski et al., 2000
Exemple d’efficacité : sur vigne
0
5
10
15
Contrôle Laminarine
Mo
ye
nn
ed
u d
iam
ètr
ed
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lési
on
s(m
m)
Sur vigne contre Botrytis cinerea
- 30 %
Aziz et al., 2003
Exemple d’efficacité : sur vigne
0%
10%
20%
30%
Contrôle Laminarine
Su
rfa
ce
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fec
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de
s
feu
ille
s(%
)Sur vigne contre le mildiou Plasmopara viticola
- 75 %
Aziz et al., 2003
Effet microalgues sur stress abiotique
Effet de l’extrait de microalgues riches en antioxydants (Spirulinamaxima) sur le blé cultivé en situation de stress salin
• Maintenance du rendement même en stress salin
• Augmenter le contenu de chlorophylle totale
• Stimulation du phénomène antioxydant
El-Baky et al, 2008
BA : benzyle adénineAA : acide ascorbique
Microalgues favorisent les microrganismes du sol
Le sol : plus qu’un support physique, un biosupport
- Un tube digestif qui alimente la racine
- Un biofermenteur qui recycle la matière organique
- Le support d’une biomasse bactérienne qui interfère
avec la plante
- L’habitat de vers et lombrics qui travaillent le sol sans
intervention de notre part si le milieu le permet
Le sol est le support physique de la plante mais bien plus que ça, c’est
aussi :
La vie secrète du Sol : les microorganismes
Petite taille, grandes actions
Nutriments/
Minéraux
Fixation N
Décomposition
MO
AntagonismeSDN
Croissance
Racinaire
Biomasse
Azotobacter
Pseudomonas sp.
Trichoderma sp
Bacillus radicola
Rhizobium
Coniothyriumminitans
Azospirillum
Actinomycètes
Phanerochaete
Lactobacillus
Bacillussubtibilis
Trichoderma sp.
Trichoderma sp
Pseudomonas sp.
Prébiotiques
0
2
4
6
0 5 10 15
No
mb
re d
e U
FC
Unité de temps
Sans intervention Prébiotiques
Ensemencement µorg Ensemecement µorg + Prébiotiques
Prébiotiques
Intérêt ? Nourrir le sol pour nourrir la plante
Lever les facteurs limitants
Carences du sol
Oligosaccharides
C, N, Fe,…
~ Santé humaine/animale
Implantation µorg bénéfiques
Micro-algues
Hydrolysat de levure
Acides aminés
Sucres
Oligoéléments
Acide humique
Acide fulvique
Effet des micro-algues
Effet sur la biomasse microbienne du sol d’application comme engrais de LEA (lipid-extracted algae) de Nannochloropsis salina
comparé à la paille de blé (WS)
Résultats comparables !
Rothlisberger-Lewis et al, 2016
Merci de votre attention