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Production d’astaxanthine par des microalgues - applications chez les poissons
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L’astaxanthine disponible dans le commerce est produite par synthèse chimique et de nouveaux alternatifs « naturels » sont recherchés, en partie à cause de la préoccupation grandissante actuelle concernant la sécurité alimentaire et les problèmes de pigments synthétiques. Parmi ces sources, la microalgue Haematococcus pluvialis présente un potentiel prometteur, bien que la production de pigments par cette espèce microalgale pose plusieurs problèmes. 1) La microalgue a un faible taux de croissance et 2) l’astaxanthine est un produit secondaire qui s’accumule lorsque la croissance cellulaire s’est arrêtée et que la microalgue est dans une phase cellulaire appelée aplanospore, similaire à une phase résistante. A ce stade, H. pluvialis possède une paroi cellulaire très rigide limitant l’extraction et l’assimilation de pigments lorsqu’elle est ingérée par des poissons.
Les objectifs de ce projet étaient d’optimiser les conditions de culture afin de stimuler la production de biomasse microalgale et de réaliser une analyse complète des facteurs induisant et favorisant la synthèse et l’accumulation d’astaxanthine. Ceux-ci furent atteints grâce aux éléments suivants :
1. Optimisation des conditions et des milieux de culture : en optimisant chaque composant séparément dans un système de culture semi-continu. Ce milieu, appelé OHM (Optimal Haematococcus Medium (Milieu Optimal pour Hématococcus)), s’est révélé très efficace, étant donné qu’une productivité cellulaire quotidienne élevée a été obtenue avec ces conditions de culture, qui ne peut pas être maintenue au moyen de formulations traditionnelles.
2. Facteurs induisant la synthèse et l’accumulation d’astaxanthine : l’intensité lumineuse et les déficiences en nutriments sont les facteurs principaux impliqués dans l’accumulation d’astaxanthine durant la phase aplanospore. Toutefois leur importance relative est un sujet à controverse. Le déficit d’azote dans le milieu de culture est l’agent principal responsable de la régulation de la synthèse de pigments par la microalgue. Les cultures conservées à des intensités lumineuses élevées consomment l’azote plus rapidement ; par conséquent, la synthèse d’astaxanthine débute plus tôt et s’accumule en de plus grandes quantités.
3. Maximisation de la production d’astaxanthine : A partir de 1) et 2) ci-dessus, un système de production à 2 phases a été conçu pour maximiser la production de biomasse et de pigments. Durant la première étape, une biomasse est obtenue par la production semi-continue de cellules végétatives vertes. Dans la seconde phase, l’astaxanthine est produite à partir de H. pluvialis élevée à des intensités lumineuses importantes en culture discontinue. La consommation d’azote résiduel de la culture semi-continue entraîne l’entrée des cellules dans la phase aplanospore, induisant ainsi la synthèse d’astaxanthine.
4. Augmentation de l’échelle de la version du système de production jusqu’à un niveau préindustriel. Des photobioréacteurs plats avec une capacité de culture de 100 l furent utilisés pour induire la synthèse d’astaxanthine par les deux phases décrites ci-dessus. Les résultats de cet essai pilote furent similaires à ceux obtenus dans les conditions expérimentales.
5. Amélioration de la digestibilité et essais de pigmentation des poissons d’ornement : Des études antérieures indiquèrent que l’addition d’azote à des cultures riches en astaxanthine induisait la germination d’aplanospores et causait une dégradation partielle de la paroi cellulaire, permettant l’extraction d’astaxanthine. La digestibilité et la rétention des pigments furent testées chez des poissons d’ornement (Carassius auratus). L’induction de la germination d’aplanospores améliora la digestibilité de la biomasse et la rétention des pigments naturels fut supérieure aux cultures témoins supplémentées avec de l’astaxanthine synthétique.
Les innovations fournies par cette recherche ont conduit à un système de culture pour H .pluvialis, permettant une productivité de biomasse et une accumulation d’astaxanthine à des concentrations élevées.
 Research co-ordinator :
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Aquaflow representatives :
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Research partners :
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