Soutenance mémoire
Les Microalgues
Les algues sont des végétaux chlorophylliens qui se développent dans l’eau ou dans les milieux très humides comme les marais. Elles font partie des végétaux inférieurs ou Thallophytes et peuplent aussi bien les mers que les milieux d’eau douce. Elles constituent la base de la chaîne alimentaire aquatique et assurent la production de ressources renouvelables jusqu’à environ 100 millions de tonnes par année à travers la pêche (Muller-Feuga, 1997). Par rapport à la taille, on distingue deux groupes: les macroalgues et les microalgues qui sont l’objet de cette étude.
Les microalgues, encore appelées algues microscopiques ou plus spécifiquement phytoplancton, ont généralement une taille de l’ordre du micron. Elles sont donc invisibles à l’œil nu. Dans le milieu aquatique, leur présence est perçue lorsqu’elles prolifèrent au point de colorer la surface des eaux. Les microalgues peuvent aussi coloniser les coques de bateaux ainsi que toutes les structures immergées comme les bouées et autres plates-formes. La présence de microalgues se manifeste aussi par des salissures provoquées sur les surfaces immergées des murs et des troncs d’arbres. Leur coloration est due à la coexistence, dans leurs cellules, de pigments variés dont le plus important est la chlorophylle sous ses trois formes (a, b, et c). Cette chlorophylle leur confère la capacité de synthétiser la matière organique nécessaire à leur développement à partir de molécules simples comme le gaz carbonique et l’eau.
Hormis les cyanobactéries qui sont des procaryotes, le reste des microalgues est constitué par des organismes eucaryotes c’est-à-dire que leurs cellules comportent un noyau fonctionnel bien différencié. Les microalgues sont utilisées dans des domaines divers tels que l’aquaculture, la biotechnologie, la pharmacie, la cosmétique, l’agro-alimentaire et la production d’énergie renouvelable avec le biodiesel.
Les lipides chez les microalgues
Les lipides sont normalement retrouvés dans le cytoplasme des microalgues. Ils sont sous forme de réserves incluses dans le cytoplasme mais aussi sous forme de composés fonctionnels des membranes. Dans certains cas, ils sont excrétés sous forme de globules oléagineux dans la matrice extracellulaire des colonies de microalgues. Les acides gras constituent la plus importante composante de la fraction lipidique, comprenant entre 20 et 40 % des lipides totaux extractibles (Cohen, 1986). Le nombre de doubles liaisons peut aller jusqu’à 6. Les acides gras comportant un nombre multiple de doubles liaisons, sont dénommés ac ides gras polyinsaturés (PUFA) et ceux qui ont un nombre élevé d’insaturations (plus grand que 4) sont appelés acides gras hautement insaturés (RUFA).
La composition lipidique des microalgues peut dans certains cas être régulée par l’addition ou le retrait de certaines substances de leur milieu de culture. C’est ainsi que les différents stress nutritionnels (azote ou silicate) peuvent augmenter la production de lipides (Pemet et a l. 2003).
Techniques de production des microalgues en écloseries
La production de microalgues est une étape critique et même parfois Iimitante de la production aquacole. Les microalgues sont produites par diverses méthodes allant des systèmes hautement contrôlés en laboratoires aux systèmes aux rendements plus variables utilisant des réservoirs extérieurs. Les écloseries de bivalves nécessitent quotidiennement de grands volumes de cultures de microalgues de bonne qualité pour maintenir une production de juvéniles économiquement viable. Les techniques de production en écloseries sont diverses. La plupart des aquaculteurs utilisent un système en batch constitué par des sacs ou des réservoirs illuminés avec la lumière naturel ou artificielle. La plupart des structures de production utilisent l’aération pour faciliter le mélange et l’échange gazeux, et beaucoup d’entre elles ajoutent des nutriments ainsi qu’une source de carbone (C02) aux cultures (Aaron et Laidley, 2006).
Succès des opérations d’écloserie
Qualité des eaux
L’eau de mer utilisée pour la culture des microalgues doit être débarrassée de tout organisme pouvant entrer en compétition avec les microalgues, tels que d ‘autres espèces de phytoplancton, le zooplancton phytophage ou même les bactéries. Selon Helm et Boume (2004), il est établi depuis longtemps que la qualité de l’eau de mer varie de manière saisonnière dans sa capacité à supporter la croissance et la survie des embryons et des larves. Ils affirment en outre que les variations de la qualité de l’eau de mer coïncident avec les floraisons de phytoplancton dans les eaux côtières au printemps. À cette occasion, la mauvaise qualité de l’eau de mer serait due aux bactéries associées aux floraisons ou aux métabolites ainsi qu ‘aux toxines produits par le phytoplancton.
L’étude qu’ils ont menée durant six mois (de janvier à mai) a mis en évidence la variation de la qualité de l’eau de mer marquée par une détérioration progressive ainsi qu’une mortalité prononcée des larves élevées en batch au-delà du mois d ‘avril. La qualité bactériologique de l’eau de mer constitue aussi un problème récurrent en ce sens que la présence de certaines bactéries pathogènes a été rapportée. C’est ainsi que dans une étude conduite dans le lagon de Bahia de la Pàz au Mexique, Sainz-Hemàndez et Maeda-Martinez (2005) ont révélé que la floraison de la microalgue Mezodinium robro constitua une importante source de nutriments pour Vibrio sp. Ils rapportèrent que Vibrio sp. était associé aux valves des copépodes qui leur servaient de niche écologique.
Qualité des œufs
Les organismes marins produisent un grand nombre d’œufs et par conséquent la mortalité aux premiers stades est très élevée. De ce fait, la compréhension des facteurs responsables de la mortalité précoce est cruciale pour le développement des ressources marines. Bromage et al. (1994) définissent des œufs de bonne qualité comme ceux qui sont associés à une faible mortalité durant la fécondation, l’éclosion et jusqu’aux premières prises de nourriture. Ils doivent aussi produire des stades larvaires avancés en santé et à croissance rapide même si d’autres facteurs liés aux manipulations et à l’environnement peuvent entrer en jeu.
D ‘autre part, des œufs de mauvaise qualité à cause des géniteurs, du stress nutritionnel, de la qualité des eaux ou bien d ‘un excès de mûrissement, peuvent mener à une faible survie durant les tout premiers stades ontogéniques de la plupart des espèces marines.
Pourquoi choisir les producteurs de microalgues ?
Considérations techniques
Comme mentionné plus haut, la production de microalgues en écloseries est principalement basée sur les systèmes en batch qui utilisent en général des réservoirs en fibre de verre ou en plastique et des sacs en polyéthylène. Ces systèmes ne permettent pas une production stable et les rendements sont souvent très variables. Comme l’a confirmé Borowitzka (1997), la production de microalgues requiert une expertise qu’on trouve peu en écloseries et les systèmes utilisées (réservoirs, sacs, bonbonnes) sont souvent inefficaces et conduisent à des productivités faibles et à des produits peu fiables. Par conséquent, l’utilisation de photobioréacteurs entièrement contrôlés pour la production massive de microalgues pour l’aquaculture semble susciter un grand intérêt (Tredici, 2004). Cette technologie est disponible dans les structures de production spécialisées qui sont capables d’offrir aux écloseries des microalgues monospécifiques, sécuritaires et de haute qualité.
Dans les systèmes de photobioréacteurs à haut rendement, la qualité de l’eau de mer n’est plus un souci puisqu’elle subit des traitements efficaces avec un équipement moderne (lumière ultraviolette, ultrafiltration, osmose inverse, ozonation etc.). Le contrôle informatique et l’automatisation des procédés réduisent considérablement les manipulations et par conséquent les coûts de main-d’œuvre ainsi que les risques de contaminations afférentes. En outre, ces systèmes permettent une production en continu ou en semi-continu pour garantir l’approvisionnement régulier des écloseries.
Considérations économiques
L’augmentation de la production aquaco le a suscité un besoin de plus en plus important en nourriture à base de microalgues de qualité. Selon Duerr et a l. ( 1998), la va leur de la production de microalgues pour la production aquaco le mondiale de crevettes et de bivalves est estimée à 34 millions US$/an. La principale contrainte à la production de microalgues pour l’aquaculture est liée aux coûts. L ‘étude de Borowitzka (1997) réalisée sur les écloseries australiennes a révélé qu’en moyenne, les coûts alloués à la production de microalgues représentent entre 30-40% avec un maximum de 70%. Duerr et al. (1998) ont estimé les coûts de production de microalgues dans une grande écloserie d’huîtres américaine à 50 US$/kg de poids sec. Ces coûts seraient beaucoup plus élevés au niveau des écloseries de plus petite taille. A cet effet, Borowitzka (1997) confirme qu’une enquête internationale menée sur la production algale dans les écloseries de bivalves a montré que les coûts variaient entre 300 et 600 US$/kg de poids sec.
Une autre contrainte liée à la rentabilité d ‘une écloserie demeure l’approvisionnement en microalgues de qualité. De ce fait, la disponibilité en tout temps de microalgues de qualité constitue un gage de succès de la production des écloseries. La production de microalgues en écloseries est principalement orientée vers les systèmes en batch. Par conséquent, comme la main-d’œuvre représente le premier poste de dépense de la production algale, cela entraîne inexorablement l’augmentation du coût total de la production.
|
Table des matières
Chapitre 1. Introduction Générale, Problématique et Objectifs
1.1 Introduction
1.2 Les microalgues
1.3 Généralités sur les lipides
1.3.1 Les triglycérides ou triacylglycérols
1.3.2 Les stérols
1.3.3 Les phospholipides
1.3.4 Les acides gras
1.4 Les lipides chez les microalgues
1.5 Problématique
1.5.1 Techniques de production des microalgues en écloseries
1. 5.1.1 Culture en sacs et en cylindres
1.5.1.2 Culture en bassins extérieurs
1.5.2 Succès des opérations d’ écloserie
1. 5.2.1 Qualité des eaux
1.5.2.2 Qualité des œufs
1.5.2.3 Qualité nutritionnelle
1.5.2.4 Les maladies
1.5.3 Pourquoi choisir les producteurs de microalgues ?
1.5.3. 1 Considérations techniques
1.5.3 .2 Considérations économiques
1.6 Objectifs
Chapitre II. Preservation of lipid content in microalgae concentrates by ultrafiltration
Abstract
2.1. Introduction
2.2 Materiel and method
2.2.1 Microalgal culture
2.2.2 Experimental design
2.2.3 Lipid and dry weight analysis
2.2.4 Analysis of viability
2.2. 5 Data analysis
2.3 Results
2.3.1 Effect of preservative
2.3.2 Effect of storage time
2.3.3 Viability ofmicroalgal cells in concentrates
2.4 Discussion
2.5 Conclusion
Chapitre III. Enrichissement des microalgues en acides gras polyinsaturés pour les besoins de l’aquaculture
Résumé du chapitre
3.1 Introduction
3.2 Matériel et Méthode
3.2.1 Stress nutritionnel
3.2.2 Échantillonnage
3.2.3 Analyses chimiques
3.2.4 Analyse statistique
3.3 Résultats
3.3.1 Étude comparative de deux sites
3.3.2 Production d ‘astaxanthine à Pointe-au-Père
3.3.3 Enrichissement de deux espèces de diatomées
3.3.3.1 Grandes classes de lipides
3.3.3 .l.1 Effet du traitement
3.3.3.l.2 Effet du temps
3.3.3.2 Acides gras
3.3.3.2.1 Effet du détaillé temps
3.4 Discussion
3.4.l Influence du site géographique
3.4.2 Production d ‘astaxanthine
3.4.3 Stress nutritionnel
Chapitre IV. Discussion et Conclusion générales
4.1 Discussion générale
4.2 Conclusion générale
Références bibliographiques
Télécharger le rapport complet
