Exploration des propriétés biotechnologiques de microalgues issues de la biodiversité réunionnaise

Les microalgues représentent une source considérable de substances d’intérêt à vocation économique encore relativement peu exploitée sauf pour quelques espèces produites industriellement. La production locale et la valorisation de ces microorganismes photosynthétiques représentent une réelle opportunité de développement économique pour les régions insulaires tropicales comme l’île de La Réunion qui sont, de par leur nature, trop dépendantes d’importations et peu exportatrices de richesses, malgré leur situation dans une des zones les plus productives en matière de biomasse végétale. Cette thèse en contrat Cifre s’inscrit dans le cadre d’un partenariat entre l’entreprise locale Green Mascareignes Technologies et le Laboratoire ChemBioPro de l’Université de La Réunion. Les travaux ont consisté à étudier la production d’astaxanthine (un pigment xanthophylle rouge ayant de nombreuses applications commerciales en nutrition, santé, cosmétique, aquaculture, etc.) à partir de la culture de souches locales de microalgues isolées spécifiquement à partir d’échantillons d’eau douce prélevés au sein de la biodiversité réunionnaise. Ces souches ont été morphologiquement et génétiquement identifiées comme appartenant aux genres Haematococcus (2 souches) et Dysmorphococcus (9 souches). Elles ont été cultivées en laboratoire dans différents volumes, de l’erlenmeyer au photobioréacteur de 3 litres, en faisant varier les conditions de culture pour optimiser la croissance cellulaire puis stimuler l’accumulation cellulaire de caroténoïdes. L’analyse de ces pigments par chromatographie en couche mince haute performance (HPTLC), chromatographie liquide haute performance (HPLC) et chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) a permis d’en préciser la nature et la teneur au sein des biomasses ainsi produites. Les souches d’Haematococcus ont présenté des profils pigmentaires similaires à ceux rapportés dans la littérature pour H. lacustris, l’espèce cultivée industriellement pour la production d’astaxanthine. Ils sont principalement composés d’astaxanthine, présente majoritairement sous forme de mono-esters mais aussi de di-esters et, dans une moindre mesure, non-estérifiée. La culture d’une de ces souches en photobioréacteur a permis de produire de la biomasse sèche enrichie en astaxanthine à des taux pouvant atteindre jusqu’à 3 g.L-1, et avec des productivités en biomasse et en astaxanthine de 0,02 g.L-1.j-1 et 0,25 mg.L-1.j-1, respectivement. Ces niveaux de productivité, bien qu’encore trop bas pour envisager un transfert industriel, sont toutefois encourageants pour une phase de domestication. Des préconisations ont été proposées afin de les améliorer et de permettre l’augmentation d’échelle. Les souches isolées de Dysmorphococcus, génétiquement différentes de l’espèce la plus étudiée du genre, à savoir D. globosus, pourraient être classifiées dans cinq espèces différentes. Toutes sont capables d’accumuler en réponse à des conditions de stress de l’astaxanthine et de la canthaxanthine, un autre caroténoïde d’intérêt commercial. La culture en photobioréacteur de deux de ces souches, morphologiquement et génétiquement différentes, a permis d’atteindre des niveaux de productivité en biomasse sèche supérieurs aux souches isolées d’Haematococcus, mais bien inférieurs concernant les caroténoïdes. Des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer si elles peuvent représenter une source alternative de caroténoïdes d’intérêt potentiellement rentable économiquement.