Valorisation des métabolites d'algues proliférantes par voie enzymatique : applications dans les domaines de la nutrition et santé animale, végétale et humaine, de la cosmétique et de l'environnement

Valorization of enzymatic proliferative algal metabolites : Applications in the fields of nutrition and animal, plant and human health, cosmetics and the environment

• Auteur / Autrice : Anne-Sophie Burlot
• Direction : Nathalie Bourgougnon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Marine
• Date : Soutenance le 19/12/2016
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biotechnologie et de chimie marines (Vannes ; Lorient)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Bedoux, Sylvie Chevalier-Laurency, Éric Deslandes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Laroche, William Helbert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adjuvants immunologiques

Algues -- Aspect économique

Antiviraux

Gigartinales

Mots clés libres

Soliera chordialis

Alcalase

Extraction assistée par enzyme

Macroalga

Résumé

Solieria chordalis (Rhodophyta, Gigartinales) s’échoue depuis de nombreuses années sur la presqu’île de Rhuys dans le sud de la Bretagne. À hauteur de plus de 2 000 tonnes par an, ces arrivées massives d’algues causent de réels problèmes écologiques et économiques pour les communes du littoral breton. L’objectif des travaux de recherche a été d’étudier S. chordalis, dans l’optique de proposer une gestion raisonnée voire durable de cette biomasse ainsi que des perspectives d’applications. Les résultats d’un suivi mensuel de l’algue d’octobre 2013 à octobre 2015 ont montré une variation saisonnière de la biomasse sur l’estran, de la morphologie macro- et microscopique, du taux de matière sèche et de la composition biochimique de l’espèce. En fonction des facteurs saisonniers environnementaux, il est désormais possible d’estimer la quantité et la composition biochimique de l’algue et de proposer des applications. Le procédé d’Extraction Assistée par Enzymes pour ses avantages écologiques, sa spécificité et pour son efficacité catalytique a été choisi pour la production d’extraits hydrosolubles antiviraux, antibactériens et immunostimulants. La protéase commerciale Alcalase permet d’augmenter significativement de 30 % la quantité de composés hydrosolubles disponibles, par rapport à une extraction sans enzyme. Près de 60 % de la matière sèche de l’algue a été liquéfiée et solubilisée après optimisation des paramètres d’extraction. Les extraits hydrosolubles produits en présence d’enzymes ont montré des activités anti-herpétiques (CE50 de 86,0 à 145,9 µg/mL), sans montrer de cytotoxicité sur les cellules saines. L’activité immunostimulante a été évaluée en utilisant le modèle de pathogénicité Caenorhabditis elegans – Pseudomonas aeruginosa. L’application d’extraits hydrosolubles de S. chordalis prolonge l’espérance de vie du nématode infecté par la bactérie pathogène, notamment en stimulant l’expression de certains gènes de son système immunitaire (zk6.7, spp-1, f28d1.3 et f38a1.5). Les extraits produits présentent donc des activités antivirales et immunostimulantes intéressantes qui permettent d’envisager des applications dans divers domaines.

These last decades, Solieria chordalis (Rhodophyta, Gigartinales), a red and proliferative macroalga appears every year in south of Brittany on the peninsula of Rhuys. It is a question of removing more than 2 000 tons of red seaweeds, mainly composed of S. chordalis. These proliferations represent a true ecological problem and an economic constraint for the affected communities. This project aims to study S. chordalis in order to find a way to add more value to this seaweed by proposing a rational and sustainable management as well as potential applications. From October 2013 to October 2015, S. chordalis was collected monthly. Results have shown seasonal variations of the biomass on the shores, in the macro- and microscopic morphologies, in the dry matter rate and in the biochemical composition. In relation with the seasonal environmental factors, it is now possible to estimate the quantity and the biochemical composition of the seaweed and to propose potential applications. With characteristics of high catalytic efficiency, specificity, the environmental-friendly process of Enzyme-Assisted Extraction was chosen to produce water- soluble extracts with antiviral, antibacterial and immunostimulant activities. The commercial protease Alcalase improved the extraction yield with a significant gain of 30 % of the water-soluble and free compounds compared to an extraction without the action of enzymes. Almost 60 % of the dry matter of algae was liquefied and water-solubilized after the optimization of extraction parameters. Water-soluble extracts produced after the action of enzymes have shown anti- herpetic activities (EC50 from 86.0 to 145.9 µg/mL) and no cytotoxicity was detected. The immunostimulant activity was evaluated by using the pathogenicity model Caenorhabditis elegans Pseudomonas aeruginosa. The life span of infected nematods by pathogen bacteria increased after the application of water-soluble extracts from S. chordalis. Some immune genes of C. elegans were stimulated (zk6.7, spp-1, f28d1.3 and f38a1.5). Produced extracts present antiviral and immunostimulant activities that allow to anticipate applications for diverse domains.