Soutenance mémoire
Tant sur la terre que dans la mer, on a une grande biodiversité; il y a 1500 espèces, y compris la spiruline dont on distingue 36 espèces. C’est une algue bleu-vert cyanobactérie de longueur à peu près 0.3mm, son nom botanique est spiruline plantensis. Elle existe depuis plus de trois (3) milliards d’année. Lorsque les Européens arrivent en Amérique centrale, ils découvrirent que les Aztèques tiraient d’un lac, près de Mexico, une sorte de « boue » verte à haute valeur nutritive. C’était la spiruline. On sait aussi qu’en Afrique, certains peuples du Sahara en récoltent depuis très longtemps et, pour Madagascar, la découverte à Toliara dans la région Sudouest a été faite en 1994. Cependant, les travaux de rechercheet la mise en culture n’ont été menés par l’équipe de l’Institut Halieutique et Science Marine qu’en 2002.
Depuis les années 1970, la spiruline a fait l’objet de plusieurs travaux de recherches.
Le travail présenté dans ce mémoire qui a pour thème: « La radioactivité de la spiruline et ses éléments lourds », a comme objectif de déterminer les éléments radioactifs par la spectrométrie gamma ainsi que les éléments lourds dans la spiruline par la spectrométrie X. En effet, la spiruline a un caractère qui accumule les éléments lourds. Les analyses spectrométriques ont été effectuées au sein de l’INSTN Madagascar (Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires) dans les laboratoires du Département Analyses et Techniques Nucléaires (ATN) et du Département Technique de Fluorescence X et l’Environnement (TFXE).
LA SPIRULINE
Généralités sur la spiruline
La spiruline est une micro-algue qui change de forme en fonction des caractéristiques physiques et chimiques du milieu dans lequel on la trouve. Mais on remarque aussi que dans un même milieu les formes peuvent varier. C’est peut-être l’origine de la confusion entre les termes Spirulina etArthrospira.Ce dernier est une cyanobactérie filamenteuse qui a la même caractéristique que la spiruline. La spiruline a une longueur moyenne de 250µm quand elle possède 7 spires. Elle est composée de filaments mobiles (de 10 à 12µm de diamètre) non ramifiés et enroulés en spirales, qui ressemble à un minuscule ressort à boudin, d’où le nom de ‘’Spiruline’’. On trouve cependant des spirulines ondulées et parfois droites (cas d’Antananarivo).
Composition générale
La composition chimique de la spiruline varie en fonction de la souche de spiruline, mais aussi selon les procédés de culture utilisée (moment de la récolte, mode de séchage, enrichissement des intrants…
Morphologies typiques de Spiruline
Comme on l’a déjà dit auparavant, l’ordre de grandeur de la longueur de la spiruline est en µm. En utilisant un microscope, on a pu voir qu’il y a trois formes de spiruline qu’on appelle morphologies typiques. La spiruline a généralement une forme spiralée (type de Toliara Madagascar) comme son nom l’indique mais on voit aussi une forme ondulée (type de Paracas Pérou) et une forme droite (type d’Antananarivo Madagascar). Les spiraléesflottent plus que les ondulées et les droites, ce qui permet éventuellement leur séparation.
Les spiralées filtrent mieux et leur biomasse fait la boule facilement sur le filtre, du moins lorsque le milieu de culture est assez pur. Les spiralées ont plus tendance à former des peaux et grumeaux verts flottants, surtout à pH bas et en l’absence d’ammonium, ce qui est un inconvénient. La teneur en matière sèche dans la biomasse essorée prête au séchage est plus élevée chez les ondulées et les droites que chez les spiralées, ce qui est un avantage. La biomasse des spiralées sèches plus facilement. Les ondulées n’ont pratiquement pas tendance à devenir droites, du moins dans les conditions d’exploitation normales. Les ondulées résistent au pompage par pompe centrifuge, alors que les spiralées se cassent. Les ondulées résistent mieux au choc osmotique (on peut pratiquement laver la biomasse avec de l’eau douce sans que les cellules n’éclatent).[2]
Production de la spiruline
La spiruline est une algue marine mais on la trouve aussi dans les étangs de la briqueterie, dans une petite lagune et dans le lac au nord-ouest de Toliara. Cependant, on peut faire une culture dans un bassin ou sous serre pour la protéger contre le froid, l’évaporation, les insectes et la poussière, mais aussi contre les pluies diluviennescomme l’orage qui peuvent faire déborder les bassins et donc provoquer une perte ou dilution du milieu de culture. La température idéale pour la spiruline est 37 °C, elle meurt à 43 °C. La reproduction de la spiruline se fait par division des filaments, elle est donc asexuée.La vitesse de multiplication est proportionnelle à la température;lorsque cette dernière est inférieure ou égale à 20°C, la croissance est stoppée.
Utilisations dela spiruline et recherche en cours
Utilisations
La lutte contre la malnutrition est la principale utilisation de la spiruline à Madagascar mais il y a aussi d’autres utilisations :
– en aquariophilie et en aquaculture pour favoriser la croissance des poissons et des crevettes, renforcer les défenses immunitaires des poissons d’élevage, améliorer la fertilité et stimuler la coloration des poissons d’ornement tels le Xiphophorushelleri.
– dans l’industrie agroalimentaire, elle est vendue pour la nutrition des animaux (chats, chiens, chevaux, vache et taureau) mais aussi dans l’alimentation humaine comme colorant naturel (chewinggums, sorbets, sucreries, produits laitiers, boissons). La phycocianine est un des rares pigments naturels de couleur bleue.
– en cosmétologie, pour fabriquer des masques cryogéniques et de la crème anti-âge, par son action sur le renouvellement cellulaire.
N.B : Les personnessouffrantes de phénylcétonurie doivent éviter la spiruline, car comme tous les aliments renfermant des protéines, elle contient de la phénylalanine.
LA RADIOACTIVITE
La radioactivité est une réaction nucléaire spontanée. Il y a deux types de radioactivité: la radiation naturelle et la radiation artificielle.
Les radiations naturelles
La radioactivité naturelle ambiante à laquelle l’humanité a été toujours exposée a un certain nombre de composants. Chaque composant varie en fonction de l’espace et du temps.Les deux (2) principaux composants proviennent des sources de radiation extraterrestre ou radiation cosmique et des radionucléidesprésents dans l’écorceterrestre et dans l’atmosphère.
Radiation cosmique
Rayonnement primaire
Il est à son origine en partie à l’intérieurde notre galaxie et en partie à l’extérieur.Ces rayonnements cosmiques primaires d’origine extraterrestre ont une composition bien connue au-dessus de 10¹²eV. Le rayonnement primaire est constitué de 85% de protons; 12.5% de rayon alpha (de hélions); 1.5% de composantes lourdes (Z>92) et 1% de négatons. Il est accompagné d’un bruit de fond constitué par des photons et des neutrinos.
Rayonnement secondaire
Les particules primaires (proton, électron,…) interagissent avec les noyaux présents dans la couche supérieure de l’atmosphère et produisent le rayonnement secondaire reçuau niveau du sol. Ce sont surtout les photons qui interagissent pour donner des pions: π+ , π- , π°.Ces pions interagissent à leur tour et créent des gerbes:les pions chargés π+ , et π- créent des gerbes nucléaires constituées par des protons, des neutrons et des muons.Les pions neutres créent des gerbes électromagnétiques constituées par des négatons, des positons, des photons ainsi que les neutrinos et antineutrinos correspondants.
Au niveau de la mer, il n’existe plus de pions ou d’autres particules à durée de vie relativement courte. On trouve des muons d’énergie moyenne de 2GeV, des neutrons et des négatons ainsi que des photons et quelques protons.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
REMERCIEMENTS
Chapitre 1 : LA SPIRULINE
1.1 Généralités sur la spiruline
1.2 Morphologies typiques de Spiruline
1.3Production de la spiruline
1.4 Utilisations de la spiruline et recherche en cours
Chapitre 2 : LA RADIOACTIVITE
2.1 Les radiations naturelles
2.2 Radiation cosmique
2.3 Radiation ambiante terrestre
2.4 Les sources de rayons
2.5 Eléments radioactifs
Chapitre 3:LES METAUX LOURDS ET LA FLUORESCENCE X
3.1 Généralités sur le rayon X
3.2 Caractéristiques du rayonnement X
3.3 Généralités sur les métaux et minéraux
Chapitre 4: ECHANTILLONNAGE ET MODE DE PRELEVEMENT
4.1 Echantillonnage
4.2 Mode de prélèvement
Chapitre 5 : SPECTROMETRIE GAMMA
5.1 Les sources de rayons
5.2 Les interactions des rayons avec la matière
5.3 Chaine de détection
5.4 Efficacité et résolution d’un détecteur
5.5 Analyse spectrométrique
Chapitre 6 : ANALYSE PAR FLUORESCENCE X
6.1 Production des rayons X
6.2 Propriétés et utilisations des rayons X
6.3 Interaction de rayons X avec la matière
6.4 Chaîne de spectroscopie X
6.5 Spectre de raies X
6.6 Analyse quantitative
6.7 Analyse par fluorescence X à excitation directe
Chapitre 7 : RADIOACTIVITE DES SPIRULINES
7.1 Préparation des échantillons
7.2 Mesure
7.3 Résultats et interprétations
Chapitre 8 : TENEUR EN ELEMENTS LOURDS
8.1 Préparation des échantillons
8.2 Mesures
8.3 Résultats et interprétations
8.4 Récapitulation
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
