Valorisation des co-produits de microalgues par fermentation

Les microalgues présentent de nombreux avantages. L’un des intérêts majeurs est la captureet la conversion du CO2 atmosphérique en biomasse et molécules d’intérêt. Ces molécules d’intérêt varient selonl’espèce de microalgueétudiée.Elles peuvent être utilisées dans le domaine nutraceutique, pharmaceutique, énergétique ainsi que pour la synthèse chimique.Dans lecadre du projet ALPO, deux espèces ont été sélectionnées: Chlorella vulgarisqui possède la capacité destocker des acides grasetArthrospira platensisquiaccumule des polysaccharides.

18 juin 2020

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Ces fractions font l’objet de recherche au sein du projet ALPO pour être valorisées sous la forme de synthons pour la production de polymères biosourcés(Newsletter 2). Les composés n’entrant pas dans la synthèse des polymères sont valorisés par fermentation. L’objectif est de diminuer l’impact environnemental et le coût du procédé. Compte tenu du taux d’humidité de la biomasse, la fermentation en milieu liquide apparait comme la solution la plus intéressante. De plus, elle permet de produire des molécules à forte valeur ajoutée tout en évitant des étapes coûteuses (énergétiquement et économiquement) d’évaporation d’eau du substrat de microalgues.


Pour répondre aux problématiques imposées par le substrat, il a été choisi de travailler avec les levures oléagineuses. Yarrowia lipolyticaest promis à un fort avenir dans les bioraffineries. Cela justifie en partie son choix dans le projet (Adrio, 2017; Lopes et al., 2017). Cette souche permet de venir compléter qualitativement et quantitativement les acides gras produits par les microalgues. De plus, cette levure est capable demétaboliser une grande variété de substrats allant des sucres aux hydrocarbures,permettant une certaine flexibilité au niveau du choix de la technique utilisée pour extraire les composés des microalgues.


Les résidus issus de l’extraction des lipides de C. vulgaris ont fait l’objet de tests de fermentations (Fig 1).Ils ont permis de mettre en évidence une croissance de Y. lipolytica. Une absence de changement significatif dans les paramètres de croissance de la souche par rapport à son substrat de référence a également été démontrée. Il a été également remarqué une meilleure dispersion du substrat au cours de la fermentation ainsi qu’une diminution en taille des agrégats de C. vulgaris (Fig 1). Les lipides produits sur ce substrat sont intéressants d’un point de vue qualitatif. Une investigation plus poussée est en cours afin d’identifier exactement le contenu lipidique. La production de lipides parla souche testée n’étant pas concluant, une souche génétiquement modifiée et dérivant de la première souche a été testée.Le rendement de production des lipides a bien été amélioré sans variation du profil lipidique entre les deux souches.


Dans le but d’améliorer le suivi de fermentation des lipides produits par les levures oléagineuses,un protocole de suivi des lipides par cytométrie en flux a été développé. L’objectif étant de faciliter la prise de décision quant à une intervention durant la fermentation. Ce protocole permet de suivre la croissance des levures, leurs états physiologiques et leurs contenus lipidiques. Ces renseignements obtenus avec un délai très court, en comparaison des méthodes analytiques traditionnelles de type chromatographie gazeuse couplée à un détecteur à ionisation de flamme,permettent d’économiser du temps. Ils aideront également à la formulation du milieu pour améliorer le rendement de production des lipides. Un ajout de source carbonée tel que du glycérol (sous-produit de la transestérification des triglycérides microlagaux) est envisagé.


La preuve de concept d’une fermentation d’un tel résidu est possible. Le milieu n’étant pas suffisamment riche en carbone. Il n’est pas envisageable de s’en servir pour accumuler des triglycérides à moins de la complémenter d’une source de carbone. Toutefois, l’utilisation d’organismes génétiquement modifiés dérivant de la souche Yarrowia lipolytica testée permet d’envisager la production d’un large panel de molécules, entre autres des «building blocks» pour la synthèse de polymères tels que l’acide succinique, acide citrique, ...


Adrio, J.L., 2017. Oleaginous yeasts: Promising platforms for the production of oleochemicals and biofuels. Biotechnol. Bioeng. 114, 1915–1920. https://doi.org/10.1002/bit.26337,

Lopes, M., Gomes, A.S., Silva, C.M., Belo, I., 2017. Microbial lipids and added value metabolites production by Yarrowia lipolytica from pork lard. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2017.11.007