Soutenance mémoire
Arthrospira est une cyanobactérie qui se caractérise par la production d’une grande variété de substances intéressantes et principalement des protéines d’une très haute valeur nutritive. Elle est riche en protéines (70%) et rentre dans l’alimentation de certaines populations d’Afrique, au Tchad et au Niger, sous forme de galettes séchées (Palmont, 1992). Sa récolte et son utilisation alimentaire ont aussi été signalées dans plusieurs pays à travers le monde (Kenya, Zambie, Ethiopie, Inde, Thaïlande, Mexique et Pérou) (Iltis, 1970). Arthrospira recèle aussi d’autres substances plus complexes et dont le rôle thérapeutique, à la fois curatif et préventif, n’a été démontré que depuis le début des années 90. Il s’agit essentiellement de la phycocyanine et de certains polysaccharides (Doke, 2005). Le genre Arthrospira se développe naturellement dans les eaux alcalines de certains lacs en zones chaudes. Ces eaux sont généralement riches en carbonate de sodium (Na2CO3) ou en bicarbonate de sodium (NaHCO3) ce qui leur confère des valeurs de pH comprises entre 9 et 10 (Fox, 1999). Arthrospira se présente généralement sous forme de trichome bleu-vert, mobile, enroulé régulièrement en spires larges et très ouvertes (Palmont, 1995). La principale source d’énergie d’ Arthrospira, est la lumière solaire, et l’élément de base du milieu de culture est le natron. Les régions à climat désertique (Sahara algérien) sont riches en natron et sont donc bien placées pour cultiver à grande échelle Arthrospira. A Tamanrasset (sud algérien), des mini-fermes comprenant trois bassins agités ont été installées en vue de la culture de Spirulina (Arthrospira) et depuis, de petites unités de productions sont envisagées pour développer la culture de cette cyanobactérie à Tamanrasset même et de là, l’étendre à toute l’Algérie (Salès, 2004). D’autres essais de culture de Arthrospira, ont été réalisés dans d’autres régions d’Algérie et particulièrement au lac d’El Goléa. Les premiers résultats sont encourageants et montrent que la souche utilisée s’est bien adaptée et qu’elle a formée une pellicule verdâtre à la surface de l’eau et ce après un mois de culture (Brahimi et al., 2000).
Les cyanobactéries filamenteuses
Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques capables de synthétiser la chlorophylle en utilisant le H2O comme donneur d’électron qui mène à la production d’oxygène. Ce sont également les seuls procaryotes à réaliser la photosynthèse oxygénique, similairement aux algues et les plantes supérieures (Mary, 2003). Leur longue histoire évolutive est considérée comme une des raisons pour le succès des cyanobactéries dans beaucoup d’habitats même les plus extrêmes et dans leur grande tolérance écologique (Ballot, 2004). Les cyanobactéries présentent une très grande diversité morphologique, elles peuvent être unicellulaires ou filamenteuses, regroupées en colonies, ou sous forme isolée. Une prolifération importante de certaines cyanobactéries filamenteuses est généralement accompagnée d’écumes facilement observables en période d’apparition de fleurs d’eau ou blooms. Les principaux genres des cyanobactéries filamenteuses responsables de l’apparition des fleurs d’eaux sous les conditions favorables sont : Anabaena, Anabaenopsis, Aphanizomenon, Arthrospira, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc et Planktothrix et dont certaines espèces peuvent synthétiser des cyanotoxines responsables de plusieurs intoxications animale et humaine (Debois, 2007). Peu d’études ont été réalisées sur les cyanobactéries filamenteuses, autres que Arthrospira, en vue de l’utilisation alimentaire pour l’homme, sans doute par manque de traditions culinaires et en raison de difficultés techniques. Microcoleus chthonoplastes joue un rôle fondamental dans l’exploitation des marais salants en constituant une couche multistratifiée et épaisse de plusieurs millimètres recouvrant le fond des bassins et permettant la récolte du sel sans mélange avec la vase; la culture de Rivularia mesenterica pourrait aussi être intéressante à tenter dans la mesure où, dans la nature, son développement est très rapide; de même Lyngbya majuscula, qui forme des touffes atteignant plusieurs centimètres, devrait aussi constituer un bon matériel pour l’aquaculture .
Morphologie des cyanobactéries filamenteuses
En fonction de leur complexité, les cyanobactéries filamenteuses présentent plusieurs types cellulaires :
➤Les cellules végétatives sont des formes variées (rondes, ovoïdes, oblongues, quadratiques) et avec un contenu cellulaire homogène ou non, avec ou sans vacuoles à gaz. elles sont responsables de l’activité photosynthétique et de la nutrition carbonée de l’organisme.
➤Les hétérocystes sont des cellules à parois épaisses, habituellement translucides, qui se rencontrent chez certaines cyanobactéries filamenteuses (dites hétérocystées). Ils sont le site de la fixation d’azote et se forment à partir des cellules végétatives en conditions limitantes d’azote. L’hétérocyste est caractérisé par la présence de nodules polaires aux points d’attache aux cellules végétatives et suivant les espèces on rencontre des hétérocystes intercalaires et/ou terminaux. Les hétérocystes peuvent être circulaires, ovales, triangulaires, carrés ou rectangulaires.
➤Les akinètes sont des spores immobiles produites chez les formes filamenteuses hétérocystées. Elles sont résistantes aux conditions défavorables et demeurent viables sur de longues périodes. On les distingue par leur grande taille, leur forme, leur pigmentation modifiée et la présence de nombreux granules cytoplasmiques. Les akinètes peuvent se former n’ importe où sur le filament. On observe cependant souvent une localisation préférentielle au voisinage des hétérocystes.
➤Les ramifications on distingue deux grands types de ramifications chez les cyanobactéries filamenteuses ; les fausses ramifications et les vraies ramifications.
➤Les hormogonies sont des formes de multiplication asexuée chez certaines cyanobactéries filamenteuses. Ce sont de groupes de cellules qui s’échappent à l’extrémité de la gaine de certaines formes de cyanobactéries filamenteuses ou qui résultent de la germination d’akinètes et peuvent être mobiles ou immobiles.
➤Les gaines qui peuvent être minces, épaisses, lamellaires ou diffuses.
➤Autres structures :
• Le calyptra est une formation épaissie à l’extrémité de certaines formes filamenteuses
• Le necridium est une structure formée à partir d’une cellule morte qui constitue un point de fracture du filament .
Biotope
Les cyanobactéries filamenteuses sont répertoriées dans la plupart des habitats; elles sont présentes dans tous les pays du monde et en tous lieux, aussi bien dans les milieux aquatiques que dans les milieux désertiques (Silvano, 2005). Les eaux douces sont dominées par les cyanobactéries filamenteuses possédant des vésicules de gaz (Anabaena flos-aquae, Anabaenopsis, Lyngbya, et Anabaena discoidea). Les lacs alcalins des zones tropicales et subtropicales sont dominés par une communauté unique des cyanobactérie caractérisée par un développement massif et la formation des blooms de cyanobactéries filamenteuses ; représentés principalement par les espèces suivantes: Arthrospira fusiformis, Anabaenopsis abijatae, Anabaenopsis arnoldii et Anabaena sp. Les sources chaudes de plusieurs environnements mondiales sont colonisées par les cyanobactéries filamenteuses thermophiles appartenant aux genres : Calothrix, Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena, Synechococcus, Synechocystis et Spirulina. Les membres de deux genres Phormidium et Synechococcus sont communément fréquents dans ces habitats thermiques (Ballot, 2004).
Classifications bactériologique et botanique
Les cyanobactéries sont reconnues à la fois par le Code International de Nomenclature Botanique et par le Code International de Nomenclature Bactériologique. Le premier se base essentiellement sur le mode de reproduction et la morphologie tandis que le second est fondé sur des critères physiologiques et génotypiques de cultures pures. Ces deux classifications reconnaissent cependant les mêmes sections ou ordres et les divergences résident essentiellement au niveau des taxons inférieurs (espèces). Il existe ainsi cinq ordres divisés en vingt sept familles qui comportent cent soixante six genres de cyanobactéries (Thomazeau, 2006).
|
Table des matières
Introduction
Première partie : Etude bibliographique
Introduction
Chapitre I : Les cyanobactéries filamenteuses
1. Introduction 01
2. Morphologique des cyanobactéries filamenteuses
3. Biotope
4. Classification bactériologique et botanique
Chapitre II : Les Oscillatoriales
1. Définition
2. Clé d’identification des genres
3. Les genres Arthrospira, Spirulina et Lyngbya
3. 1. Ecologie et habitats
3. 2. Caractéristiques et aspects phénotypiques
4. Le genre Arthrospira
4. 1. Historique
4. 2. Arthrospira platensis
4. 3. Cycle de vie
4. 4. Mobilité
5. Le genre Spirulina
5. 1. Spirulina subsalsa
5. 2. Spirulina platensis
5. 3. Autres espèces
6. Le genre Lyngbya
6. 1. Toxicité
6. 2. Différentes espèces
7. Phylogénie moléculaire (Arthrospira et Spirulina)
8. Composition biochimique de Arthrospira
8. 1. Protéines
8. 2. Lipides
8. 3. Glucides
8. 4. Acides nucléiques
8. 5. Vitamines
8. 6. Minéraux et oligo-éléments
8. 7. Pigments
Chapitre III : Intérêts alimentaire, thérapeutique et biotechnologique du genre Arthrospira
1. Aspect alimentaires
2. Aspects thérapeutiques
3. Aspects toxicologiques
4. Aspects biotechnologiques
• Paramètres de culture
Le milieu de culture
Lumière et agitation
• Systèmes de culture
Les photobioréacteurs
Les fermes industrielles
Deuxième partie : Matériels et méthodes
1. Matériels
1. 1. Appareillages
1. 2. Verrerie et autres matériels
2. Méthodes
2. 1. Recherche du genre Spirulina dans différents biotopes
2.1.1. Présentation des milieux d’études et échantillonnage
2. 1. 1. 1. Eaux douces
• Lac Noir
• Lac Tonga
• Lac Bleu
2. 1. 1. 2. Eaux salines
• Sebkha de Ain M’lila
• Lac El–Mellah
2. 1. 1. 3. Eaux thermales
• Sources thermales de la région de Guelma
• Sources thermales de la région de Constantine
2. 1. 2. Observations microscopiques des échantillons
2. 1. 3. Ensemencement
2 .1. 3. 1. Echantillons des eaux douces
2 .1. 3. 2. Echantillons des eaux salines
2 .1. 3. 3. Echantillons des eaux thermales
3. Culture de Arthrospira sp. PCC 8005
3. 1. Protocole expérimental
3. 1. 1. But de la culture
3. 1. 2. Milieux de cultures testés
3. 1. 3. Examen microscopique
3. 1. 4. Préparation de l’inoculum
3. 1. 5. Ensemencement
3. 1. 6. Suivi de la croissance
3. 1. 7. Dosage de la chlorophylle « a »
3. 1. 8. Mise en évidence de la production de phycocyanine
3. 1. 9. Mise en évidence de la production d’autres pigments
Troisième partie : Résultats et discussion
1. Recherche du genre Spirulina dans différents biotopes
1. 1. Examen des échantillons des eaux douces
1. 1. 1. Observations microscopiques
1. 1. 2. Enrichissement sur le milieu BG11
1. 1. 3. Conclusion
1. 2. Examen des échantillons des eaux salines
1. 2. 1. Observations microscopiques
1. 2. 2. Enrichissement sur le milieu BG11
1. 2. 3. Conclusion
1. 3. Examen des échantillons des thermales
1. 3. 1. Observations microscopiques
1. 3. 2. Enrichissement
1. 3. 2. 1. Echantillons des sources chaudes de la région de Guelma
1. 3. 2. 2. Echantillons des sources chaudes de la région de Constantine
1. 3. 3. Conclusion
2. Culture de Arthrospira platensis PCC8005
2. 1. Objectifs du travail
2. 2. Examen microscopique
2. 3. Etude de la croissance de Arhtrospira sp. PCC 8005 sur les milieux de culture classiques
2. 3. 1. Croissance de Arthrospira sp. PCC 8005 sur le milieu BG11
2. 3. 2. Croissance de Arthrospira sp. PCC 8005 sur le milieu « Spir »
2. 3. 3. Croissance de Arthrospira sp. PCC 8005 sur le milieu Zarrouk
2. 3. 4. Discussion
2. 4. Etude de la croissance de Arhtrospira sp. PCC 8005 sur eaux carbonatée de sources thermales
2. 4. 1. Croissance de Arthrospira sp. PCC 8005 sur milieu à base d’eau thermale de Guelma
2. 4. 2. Croissance de Arthrospira sp. PCC 8005 sur milieu à base d’eau thermale de Constantine
2. 5. Etude comparative entre les biomasses obtenues dans les sept milieux de culture
2. 6. Conclusion
3. Composition de Arthrospira sp. PCC 8005 en divers pigments
3. 1. La chlorophylle « a »
• Discussion
3. 2. La phycocyanine
• Discussion
3. 3. Mise en évidence et caractérisation d’autres pigments
• Discussion
4. 4. Conclusion
Conclusion
