La recherche de sources naturelles de composés actifs constitue l’une des lignes de recherche les plus vastes en biotechnologie fondamentale et appliquée. Traditionnellement, d’autres plateformes microbiennes ont été les principales sources stables pour la production de composés bioactifs. Toutefois, il est nécessaire d’explorer d’autres microorganismes présentant des avantages en termes de croissance, adaptabilité et diversité chimique unique.
Production de cyanobactéries et microalgues: Pourquoi s’intéresser aux micro-organismes phototrophes
Les microalgues et cyanobactéries sont des organismes phototrophes capables de s’adapter à différents environnements grâce à un métabolisme hautement efficace. À partir d’eux, de nombreux composés sont produits lors du métabolisme primaire et secondaire, notamment des lipides (caroténoïdes, acides gras oméga-3 et 6, acides gras pouvant être convertis en biodiesel), des protéines (pigments protéiques, mycosporines), des glucides, des acides phénoliques, des composés antimicrobiens, des polykétides, etc.
Pris ensemble, ils possèdent de nombreuses capacités bioactives qui les rendent très attractifs dans différents domaines, tels que le secteur nutraceutique (compléments, alimentation fonctionnelle), cosmétique, pharmaceutique, biocarburants, biostimulants agricoles, la nutrition humaine et animale et les colorants naturels. Au sein de cette diversité chimique, certains composés bioactifs sont produits uniquement par des microorganismes phototrophes, tels que les phycobiliprotéines, les acides gras oméga 3 (EPA et DHA), les polysaccharides sulfatés et les antioxydants naturels les plus puissants existants : astaxanthine, fucoxanthine et leurs précurseurs métaboliques.
Durabilité et potentiel encore à découvrir
D’autre part, leur croissance rapide, leur haute reproductibilité et leur capacité d’acclimatation à différents flux résiduels comme milieu nutritif font des microalgues et cyanobactéries la source naturelle de composés actifs la plus durable et efficace. En outre, seulement 10 % de la diversité taxonomique de ce groupe de microorganismes est connue, ce qui renforce l’intérêt pour les travaux de bioprospection dans des environnements singuliers ou extrêmes.
Chez AINIA, nous disposons des installations et équipements nécessaires pour cultiver de nombreuses espèces de microalgues et cyanobactéries à différentes échelles, ouvrant ainsi un large éventail de possibilités pour produire des biomasses « sur mesure » ou des extraits riches en composés d’intérêt. De plus, l’expérience acquise permet désormais de cultiver des espèces non typiques, caractéristique hautement différenciante qui permettrait d’élargir la liste des composés spécifiques de ces groupes microbiens encore inexploités ou non découverts.
Axes de travail : de la recherche au transfert
Plus précisément, la ligne Biomasses Aquatiques travaille activement à la transformation et au transfert de l’ensemble de ces connaissances, tout en renforçant, complétant et développant des voies pionnières et innovantes avec le soutien d’autres lignes. Cela peut être traduit et classé en différents groupes chimiques d’intérêt :
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Production de composés photoprotecteurs : Elle est considérée comme un axe structurant de la ligne Biomasses Aquatiques. Grâce à la polyvalence chimique de certains groupes de substances, ils ont été étudiés comme extraits actifs potentiels aussi bien dans la protection des cultures agricoles que dans la conception de formulations cosmétiques, avec des résultats très prometteurs.
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Production de pigments protéiques issus des cyanobactéries : Colorants naturels tels que la phycocyanine, phycoérythrocyanine et phycoérythrine. Tous sont produits exclusivement par des cyanobactéries des genres Limnospira, Anabaena et Nostoc. Leur origine naturelle devrait remplacer d’autres types de colorants synthétiques dans l’industrie textile ou alimentaire. De plus, leur fort pouvoir antioxydant a élargi leur champ d’applications, permettant leur utilisation comme composés actifs en nutrition, cosmétique et dans le traitement de certaines maladies chroniques.
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Production de polysaccharides, protéines, acides aminés, composés phénoliques : Les plateformes biotechnologiques pour la production de protéines alternatives constituent l’autre axe central de la ligne Biomasses Aquatiques. Le fort contenu protéique et leur profil en acides aminés, très équilibré sur le plan nutritionnel, positionnent les microalgues comme une source prometteuse pour la nutrition humaine et animale. Par ailleurs, les polysaccharides extracellulaires et intracellulaires présentent des propriétés épaississantes, antioxydantes et bioactives, tandis que les composés phénoliques, bien que généralement présents en plus faibles concentrations, présentent une forte capacité antioxydante et un potentiel bioactif.
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Production de pigments apolaires via les microalgues (eucaryotes) : Cette section regroupe les composés actifs présentant la plus grande diversité et le plus large éventail d’applications. Il s’agit également du groupe le plus étudié et où la ligne Biomasses Aquatiques possède la plus grande expérience. Les plus importants sont certains pigments antioxydants, tels que l’astaxanthine, le bêta-carotène, la lutéine et des précurseurs métaboliques tels que la zéaxanthine, la canthaxanthine et la fucoxanthine. À cette fin, des stratégies de culture en deux étapes ont été développées (étape de production de biomasse et étape de production du composé actif), générant des rendements élevés en productivité et une concentration optimale de pigment(s) par cellule.
Production de cyanobactéries et microalgues: Impact et prochaines étapes avec l’industrie
En résumé, la ligne Biomasses Aquatiques travaille à étudier, découvrir et mettre en œuvre des technologies innovantes pour la production de composés actifs dans les microalgues et cyanobactéries. Grâce à l’ensemble des connaissances et de l’expérience acquises, des voies de collaboration interne et des voies de transfert de connaissances et de collaboration externe avec des entreprises et d’autres entités sont définies. Cela se traduit par un meilleur positionnement technologique d’AINIA et par des avancées dans divers secteurs d’intérêt.
