Microalgue

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Micro-algues
Nom vulgaire ou nom vernaculaire ambigu :
L'appellation « Micro-algues » s'applique en français à plusieurs taxons distincts.
Description de cette image, également commentée ci-après

Diatomées marines vues au microscope

Taxons concernés

  • Espèces :
    • Voir texte

Le terme microalgue désigne les algues microscopiques.

Les microalgues sont consommées depuis des milliers d’années dans le monde. Par exemple, des traces de la consommation de diverses espèces de microalgues au Mexique du temps des Aztèques ont été retrouvées. L’Europe et les pays industrialisés utilisent des microalgues en tant que compléments alimentaires pour lutter contre la malnutrition ainsi que pour l’aquaculture [1].

Elles sont cultivées en milieu extérieur ,dans des raceways, ou en milieu fermé, dans des photobioréacteurs[2].

Unicellulaires ou pluricellulaires indifférenciées, ce sont des micro-organismes généralement photosynthétiques Eucaryotes ou procaryotes.

Vivant dans les milieux fortement aqueux, elles peuvent posséder une mobilité flagellaire. Elles colonisent tous les biotopes exposés à la lumière. Leur culture monoclonale est réalisée dans des photobioréacteurs ou des fermenteurs industriels. Toutefois, la grande majorité des microalgues sont capables la nuit de se nourrir par osmotrophie et sont donc de fait mixotrophes.

Elles jouent un rôle important dans le cycle du carbone et de manière plus générale dans les cycles biogéochimiques des lacs et de l'océan.

La sensibilité de certaines microalgues à certains polluants (cuivre, hydrocarbures par exemple[3]) peut leur donner une valeur de bioindicateur.

Certaines sont importantes dans les phénomènes de bioaccumulation et de bioconcentration dans le réseau trophique.

Les microalgues eucaryotes[modifier | modifier le code]

Les microalgues eucaryotes sont très diverses :

Les microalgues procaryotes[modifier | modifier le code]

Les microalgues procaryotes regroupent l'ensemble des cyanobactéries (ou "algues bleues" ).

Microalgues et énergies renouvelables[modifier | modifier le code]

On cherche à comprendre (avec la photobiologie) à valoriser la production d'hydrogène par des micro-algues. En les cultivant dans un milieu carencé en soufre (conditions faciles à réaliser en laboratoire) ou en phosphore [4], on engendre une production d' hydrogène, utilisable par exemple pour l'alimentation de piles à hydrogène.
La production à grande échelle pose pourtant problème : En réacteurs biologiques, elle se multiplient rapidement, et en deviennent trop nombreuses, la culture devient opaque ne permettant qu'à la couche extérieure de recevoir assez de lumière pour effectuer la photosynthèse. Exposer une culture à beaucoup de lumière exige une grande surface ou des installations complexes et coûteuses[5]. Extraire l'hydrogène de manière rentable est un autre défi à relever.

Il existe une grande diversité de micro-algues, réparties sur toute la surface du globe, avec des métabolismes et des adaptations variés, ce qui pourrait en faire une future ressource d'énergie renouvelable, propre et sûre.


Microalgues et biocarburants[modifier | modifier le code]

Actuellement le marché est régi par des biocarburants dits de première génération résultant de la culture de soja, de palme ou de maïs et autres céréales (biodiesel et bioéthanol). Leur mode de culture et leur impact sur les hausses des prix des céréales ainsi que leur menace sur la biodiversité a amené l’Union Européenne[6] à s’engager sur le développement de biocarburants de seconde et troisième génération. La seconde génération se fonde sur l’utilisation de la biomasse ligno-cellulosique non utilisée pour l’agro-alimentation (feuilles, écorces, paille, etc…) ainsi que de la biomasse provenant de la culture de végétaux très productifs et peu exigeants (bambous...). Néanmoins la réelle innovation vient surtout de la troisième génération de biocarburants. La recherche se fonde sur les micro-algues du phytoplancton, notamment sur une collection de 300 espèces sélectionnées pour leur richesse en lipides, comprenant de nombreux groupes comme des Chlorophycées (Chlorella, Dunaliella, Parietochloris incisa), des Cyanophycées (Spirulina), des Diatomées (Amphora sp., Nitzchia sp., Chaetoceros sp.) ou encore des Chrysophycées. Ces espèces sont considérées comme étant des organismes extrêmement productifs (plus que les plantes terrestres), au taux de croissance rapide (doublement de la biomasse en une journée) et riches en huile (élément d’intérêt). L’ensemble de ces travaux est désormais publié librement sur le site Internet du National Renewable Energy Laboratory (NREL, 1998), et constitue un document de référence[7].

Du fait de leur taille réduite (0,4 mm) et de leur temps de reproduction (environ 3,5 h), elles ont un avantage certain sur les générations précédentes de biocarburants (Greg Mitchell de l’Institut Scripps d’océanographie, Université de Californie, San Diego (UCSD). Selon l’américain ExxonMobil[8] (géant pétrolier) la productivité des algues pourrait atteindre 7580 litres d’huile par acre, bien loin devant les biocarburants actuels.

  • Palme : 2463 litres /acre /an
  • Sucre de canne : 1705 litres /acre/an
  • Maïs : 947 litres /acre/an
  • Soja : 190 litres /acre/an


Voir l'article publié le 3 février 2013 "Biocarburants: les microalgues, défi énergétique et écologique de demain ?" : http://lewebpedagogique.com/arnaud/2013/02/03/biocarburants-microalgues-2/

Microalgues et traitement des eaux usées[modifier | modifier le code]

Les chercheurs Oswald et Golueke proposèrent en 1960[9] l’utilisation des microalgues dans le traitement des eaux usées, via la conversion de la biomasse en biogaz (méthane) par le processus de fermentation. Le principe a permis la remédiation biologique et la valorisation de biomasse de plusieurs lacs ayant subi une eutrophisation. Notamment au lac de Salton Sea en Californie[10], ce dernier souffre des rejets des différentes industries chimiques, avec relargage de milliers de tonnes d’azote, potassium ou encore phosphate. Pour combattre, l'idée fut de cultiver des microalgues capables de capter les nutriments inorganiques déversés par les industries au niveau des différents affluents du lac, dans le but d’assainir les populations de microalgues autochtones du lac. La biomasse résultant est ensuite valorisée en biocarburant ou biogaz.

Microalgues génétiquement modifiées[modifier | modifier le code]

La majorité des recherches sur les microalgues ont pour objectif la production de biocarburant de 3ème génération[11].

Les études actuelles montrent que, pour être compétitif vis-à-vis des énergies fossiles, il faudrait obtenir un rendement de production 3 fois supérieur à celui d'aujourd'hui[12]. Pour cela, les entreprises s’intéressent de plus en plus à la modification des souches de microalgues afin, par exemple, d'en améliorer le rendement photosynthétique et la capacité à stocker les lipides.

Alors que depuis des siècles l'homme a adapté les espèces cultivées sur terre par sélection artificielle pour obtenir de meilleures récoltes, les microalgues sont encore quasiment vierges de toute modification anthropique. Cela est dû au fait que l'intérêt pour ces microorganismes est bien plus récent. Il existe donc un grand potentiel d'amélioration du rendement de production de molécules d'intérêt chez ces microalgues, qui pourrait être exploité rapidement par modification génétique.

Ainsi, des études portent sur la sécrétion de polysaccharides, de molécules antioxydantes, de lipides hautement insaturés[13], ou encore l’augmentation de la concentration de ces derniers dans les cellules grâce à des techniques de transgenèse. Ces molécules ont un fort intérêt biotechnologique dans l'industrie cosmétique, pharmaceutique ou de l'énergie.

Des contraintes limitent cependant la culture de microalgues génétiquement modifiées : il existe en effet un risque de dissémination de la souche modifiée dans l'environnement[14]. Si les modifications effectuées donnent un avantage évolutif à la souche, cette dernière peut prendre le dessus sur les autres, transférer le gène intégré à d'autres espèces, créer des blooms et perturber la biodiversité.

Ce risque d’une dissémination dans la nature doit être pris en compte et des protocoles pour y parer doivent être mis en place. Pour cela, les cultures en photobioréacteurs fermés sont privilégiés et des brevets pour l’assemblage de gènes suicides, activés lorsque la cellule se retrouve dans un milieu naturel, sont d’ores et déjà déposés[15].

Enfin, les OGM sont très controversés en France, la majorité des individus sondés se sont déclarés méfiants à leur encontre, ce qui peut nuire à la viabilité économique d’un produit issu de microalgues génétiquement modifiées[16].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • {...}

Liens externes[modifier | modifier le code]

Laboratoires:

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « livre turquoise »
  2. « Culture de microalgues - Délégation de Nouvelle-Calédonie », sur wwz.ifremer.fr (consulté le 18 novembre 2015)
  3. Singh, A. K.; Gaur, J. P. Effects of petroleum oils and their paraffinic, asphaltic, and aromatic fractions on photosynthesis and respiration of microalgae. Ecotoxicology and Environmental Safety. 1990; 19 (1):8-16.
  4. (en) Khorcheska Batyrova et al., « Sustainable Hydrogen Photoproduction by Phosphorus-Deprived Marine Green Microalgae Chlorella sp. », International Journal of Molecular Sciences,‎ (ISSN 1422-0067)
  5. « Photobioréacteurs pour la culture de microalgues : Caractéristiques et paramètres de culture »
  6. Official Journal of the EU: Directive on the promotion of the use of energy from renewable sources (5 June 2009) FR DE
  7. http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/biodiesel_from_algae.pdf
  8. http://www.businesswire.com/portal/site/exxonmobil/index.jsp?ndmViewId=news_view&ndmConfigId=1001106&newsId=20090714005554&newsLang=en
  9. (en) Michael A. Borowitzka et Navid Reza Moheimani, Algae for Biofuels and Energy, Springer Science & Business Media,‎ (ISBN 9789400754799, lire en ligne)
  10. (en) James Tidwell, Aquaculture Production Systems, John Wiley & Sons,‎ (ISBN 9780813801261, lire en ligne)
  11. (en) Allison A. Snow et Val H. Smith, « Genetically Engineered Algae for Biofuels: A Key Role for Ecologists », BioScience, vol. 62,‎ , p. 765-768 (ISSN 0006-3568 et 1525-3244, DOI 10.1525/bio.2012.62.8.9, lire en ligne)
  12. http://energy.gov/sites/prod/files/2014/10/f18/sayre_gm_algae_webinar_october_2014.pdf
  13. Xinyao Liu, Jie Sheng et Roy Curtiss, « Fatty acid production in genetically modified cyanobacteria », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 108,‎ , p. 6899-6904 (ISSN 1091-6490, PMID 21482809, PMCID 3084101, DOI 10.1073/pnas.1103014108, lire en ligne)
  14. William J. Henley, R. Wayne Litaker, Lucie Novoveská et Clifford S. Duke, « Initial risk assessment of genetically modified (GM) microalgae for commodity-scale biofuel cultivation », Algal Research, vol. 2,‎ , p. 66-77 (DOI 10.1016/j.algal.2012.11.001, lire en ligne)
  15. Biosecure genetically modified algae (lire en ligne)
  16. « Les OGM et l’opinion publique dans le monde : un rejet toujours croissant »