Approches écologique et physiologique de la culture des Thraustochytrides (hétérotrophes unicellulaires marins) Applications sur effluents agricoles pour la production d’acides gras polyinsaturés n-3 (Omega 3)

Mariana VENTURA

SOUDANT Philippe

Denis de la Broise

50 % interreg | 50 % UBO EDSML

Le marché des acides gras polyinsaturés n-3 (AGPI n-3) (appelés aussi Omega 3) pour les applications en alimentation humaine et animale s’est fortement développé ces dernières années. La demande est actuellement satisfaite pour une part importante par la transformation des produits de la pêche. Or, la surexploitation des ressources marines et le besoin croissant en Omega 3 impliquent de développer de nouvelles sources d’acides gras à forte valeur nutritionnelle ; c’est-à-dire riches en 20:5n-3 (EPA) et/ou 22:6n-3 (DHA). Si de nombreuses micro-algues marines permettent la production de ces AGPI en phototrophie, les concentrations cellulaires des cultures restent limitées et les coûts de production sont souvent rédhibitoires pour leur industrialisation. La production de protistes hétérotrophes appartenant au phylum des Thraustochytrides est l’une des alternatives possibles puisque certaines souches sont connues pour produire des AGPI n-3. Néanmoins, leur valorisation biotechnologique reste encore sous-exploitée d’autant que les rôles de ces organismes et leur diversité sont encore largement « négligés » et souvent même ignorés dans les boucles microbiennes marines (notamment en Bretagne). Par ailleurs, les systèmes de méthanisation qui permettent de valoriser les déchets organiques en énergie se développent dans nos régions mais produisent des volumes croissants d’effluents riches en nutriments (N, P, K …). Ces milieux, ne pouvant pas être épandus comme biofertilisants dans les zones vulnérables au Nitrate (Directive Nitrates 91/676/CEE), pourraient être valorisés pour des cultures d’eucaryotes unicellulaires hétérotrophes comme les Thraustrochytrides. Dans le cadre de cette thèse, des souches de Thraustochytrides seront isolées localement à partir de matières organiques en décomposition présentes dans les estuaires et cultivées sur des substrats associant effluents de méthanisation et sources carbonées complexes. Après une première sélection des souches de Thraustochytrides réalisée sur des critères phylogénétiques et biochimiques, les paramètres de processus (taux de croissance, rendement, productivité) et de production d’AGPI n-3 seront évalués dans des milieux issus de la méthanisation, riches en substrats inorganiques et organiques. Ensuite, les conditions de culture seront optimisées pour obtenir le meilleur compromis entre abattement des nutriments N et P des effluents et composition biochimique des Thraustochytrides sélectionnés. Une attention particulière sera portée aux lipides, notamment par l’analyse des compositions en classes de lipides et en AGPI n-3 à longue chaîne (EPA et DHA). En vue de leur valorisation, le passage à l’étape pilote sera réalisé dans un bioréacteur de 2 m3 afin d’obtenir une biomasse suffisante pour la réalisation des extractions. Afin de faciliter l’extraction des lipides et éviter l’usage de solvants, dans une démarche respectueuse de l’environnement, une protéolyse enzymatique de la biomasse produite sera à optimiser. Ce processus vise à libérer le maximum de lipides qui pourront ainsi être « extraits » dans la phase légère après centrifugation. Le profil et les activités des peptides obtenus (dans la phase aqueuse « lourde ») seront aussi évalués. Enfin, la valeur nutritionnelle de la biomasse produite (entière ou par compartiment biochimique) sera évaluée sur différents stades d’élevage de poissons et de bivalves marins en vue de leur valorisation industrielle dans le domaine de l’aliment aquacole.

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