Production en photobioréacteurs et caractérisation structurale d'un exopolysaccharide produit par une microalgue rouge, Rhodella violacea : application à l'obtention d'actifs antiparasitaires

Production in photobioreactors and structural characterization of an exopolysaccharide produced by a red microalgae, Rhodella violacea : application to the obtaining of antiparasitic agents

• Auteur / Autrice : Aurore Villay
• Direction : Philippe Michaud, Céline Laroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Aliments
• Date : Soutenance le 19/12/2013
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal
• Jury : Président / Présidente : Yves Blache
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Michaud, Céline Laroche, Hicham El Alaoui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Lecerf, Emmanuel Petit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nosémose des abeilles

Microsporidies

Polymères microbiens

Polysaccharides microbiens

Microalgues

Mots clés libres

Rhodella violacea

Exopolysaccharide

Culture de microalgues

Microsporidies

Nosémose

Rhodella violacea

Exopolysaccharide

Microalgae culture

Microsporidia

Nosema

Résumé

Les microalgues rouges de l’espèce Rhodella violacea produisent un exopolysaccharide soluble dans le milieu de culture. Au cours de ce travail, les conditions optimales de production ont été déterminées en étudiant l’activité photosynthétique et le milieu de culture des microalgues. La croissance cellulaire et la production d’EPS de R. violacea sont optimales avec un milieu de culture f/2 modifié, supplémenté en azote et en phosphore. L’irradiance optimale est de 420 μmol de photons.m-2.s-1, sous une température de 24°C avec un pH de 8,3. La culture de la microalgue en photobioréacteur de 5 L a permis la production optimale de 0,5 g.L-1 de polymère. Le polysaccharide produit est un protéoglycane de type xylane sulfaté et de haute masse molaire (1,2 106 g.mol-1), contenant également du rhamnose, du glucose, de l’arabinose, du galactose et de l’acide glucuronique. L’effet antiparasitaire des polymères de microalgues et de macroalgues a été testé sur des microsporidies, in vitro avec des fibroblastes de prépuce humain infestés par Encephalitozoon cuniculi et in vivo contre la nosémose des abeilles causée par Nosema ceranae. L’exopolymère de R. violacea empêche la croissance des microsporidies in vitro et in vivo, et conduit à une diminution de la mortalité des abeilles. D’autres molécules testées ont également une action antiparasitaire, les EPS de Porphyridium purpureum et marinum, et des carraghénanes sulfatés permettent également de diminuer la croissance des microsporidies et la mortalité des abeilles.

Red microalgae from Rhodella violacea species product a soluble exopolysaccharide release in the media. In this study, optimal culture conditions for exopolysaccharide production were investigated, following photosynthesis activity and culture conditions. This study allowed us to determinate R. violacea optimal media for growth and exopolysaccharide production, which is f/2 media supplemented in nitrogen and phosphorus. Optimal physicochemical parameters are an irradiance of 420 μmol photons.m-2.s-1, a temperature of 24°C, and a pH of 8.3. Photobioreactor of 5 L used to cultivate R. violacea in optimal conditions, gave 0.5 g.L-1 of EPS. Structural analysis of the EPS revealed the production of a proteoglycan, principally composed by xylose, sulfated and with a high molecular mass (1.2 106 g.mol-1). The polymer is complex, as it contains different monosaccharide: rhamnose, galactose, arabinose and glucuronic acid. The antiparasitic effect of polymers from microalgae, and macroalgae were investigated on microsporidia, in vitro against Encephalitozoon cuniculi using Human foreskin fibroblasts, and in vivo against Nosema ceranae using bees. Exopolysaccharide from R. violacea decreases microsporidia growth in vivo and in vitro. In addition, in vivo the polymer allows decrease in bees’ mortality. Polysaccharide from others origins also have antiparasitic effet, such as exopolymer from Porphyridium purpureum and marinum, and sulphated carragheenans which reduce microsporidia growth, and decrease bees’ mortality.