Production de nanoparticules de cellulose

Utilisation des microalgues

La diversité des espèces de microalgues et leur richesse en métabolites leur procurent un vaste panel dans de nombreuses applications comme le secteur de la santé, l’alimentation humaine( additifs et colorants alimentaire), cosmétique et pharmaceutique ainsi que l’alimentation animale et bioénergie .Les composés d’intérêt essentiellement identifiés sont les lipides , les protéines , les vitamines , les polysaccharides , les pigments , les antioxydants et d’autres composants cellulaires ( person et al.2011).

•En alimentation humaine et animale : Depuis des millénaires, macroalgues et microalgues sont récoltées pour un usage alimentaire. Utilisée par les Mayas, la Spiruline est par exemple encore récoltée et consommée par les habitants des bords du lac Tchad. Si certains pigments sont utilisés comme colorants alimentaires (ß-carotène, phicobiliprotéines), la contribution à la nutrition humaine des sociétés modernes reste essentiellement confinée à la nutraceutique (Milledge, 2011). Le phytoplancton en tant que producteur primaire des milieux aquatiques est par ailleurs tout « naturellement » exploité comme ressource nutritive pour l’aquaculture (Spolaore et al., 2006). Dans cette filière majeure de la production mondiale,les microalgues sont utilisées directement pour subvenir aux besoins des stades larvaires des mollusques bivalves et des crustacés (Muller-Feuga et al., 2003)ou indirectement comme complément alimentaire et comme substrat pour le zooplancton, base alimentaire de nombreuses espèces aquacoles. les microalgues sont connues pour leur production en pigments comme les caroténoïdes, dont la beta carotène ou l’astaxanthine produite par Dunaliella et Haematococcus. Ces biomolécules sont utilisées en tant que, colorants dans divers produits comme les glaces et les jus de fruits et en tant qu’additifs alimentaires sous le code E.160a (Person et al .2011). Les microalgues sont également une source de vitamines A, B1, B6, D, E,K (Dabbadie L.1992). Chlorella sp. est utilisée comme complément alimentaire pour sa richesse en protéines (Liu et al ,2005), en minéraux (Winston et Goldber.2003) ainsi qu’en acides gras (Matsunaga et Takeyama. 1999 ).

•Utilisation des microalgues dans le domaine pharmaceutiques : A l’instar des plantes supérieures, un certain nombre de métabolites d’intérêt sont extraits d’une dizaine d’espèces exploitées industriellement à l’heure actuelle. Parmi ceux-ci, les caroténoïdes sont utilisés comme antioxydants (Asthaxanthine) et comme colorants à usage alimentaire, pharmaceutique et cosmétique (ß-carotène, phycobiliprotéines). Les lipides constituent également une très large classe de molécules que la plupart des microalgues peuvent accumuler en importantes proportions de leur poids sec. Les acides gras polyinsaturés – qui dans le milieu naturel se retrouvent concentrés dans les organismes marins en position inférieure dans la chaîne trophique – appartiennent à la classe des oméga-3 et oméga-6 comme les DHA et EPA. Egalement, des molécules élaborées par des diatomées, dinoflagellées et cyanobactéries font l’objet de travaux de recherche car elles présentent des propriétés anticancéreuses (Folmer et al. 2010). D’autres composés aux propriétés antifongiques, antibactériennes, antivirales et antihistaminiques comptent également parmi les molécules à intérêt pharmaceutique.

•Utilisation des microalgues dans le domaine cosmétique : L’utilisation de certaines espèces de microalgues, en particulier Arthrospira et Chlorella, est bien établie dans le domaine cosmétique puisque elles représentent une source de biomolécules dotées de diverses activités : antioxydantes , antiirritantes et hydratantes pour la peau ( Person et al, 2011) . La phycocyanine extraite de Spirulina sp. est un pigment bleu utilisé dans l’industrie cosmétique comme colorant ( Morice et Jamma ,1992). De par leurs diverses natures (antioxydant, hydratant, colorant…), leurs extraits se retrouvent dans les crèmes anti-âge, les produits de soin rafraîchissants ou régénérant. En ce qui concerne les cosmétiques à base de lipides (comme les crèmes ou lotions), les extraits à l’éthanol ou au CO2 supercritique prennent une ampleur commerciale non négligeable. L’utilisation d’acides aminés semblables à la mycosporine est utilisée comme filtre UV naturel très efficace dans les écrans solaires.

•Utilisation des microalgues dans la santé humaine : De nombreux métabolites d’origine algale montrant une activité biologique intéressante pour des applications en médecine et en pharmacie, ont été isolées ces dernières années (Smit, 2004 ; carlsson et al, 2007 ;person et al , 2011) . En effet certaines molécules montrent une activité antivirale ; c’est le cas des molécules extraites de Dictyota dichotoma et Caulerpa prolifera ( ballesteros et al, 1992) et de Sargassum micracanthum ( Blunt et al , 2007) , Padina arborescens , sargassum patens , Caulerpa et Hypnea charoides montrent notamment une action contre les virus herpes (Smit,2004). Un polysaccharide sulfaté (naviculane) extrait de Navicula directa montre une action antivirale contre le virus herpes et le virus responsable de la grippe (Prestegard et al, 2009).

-Production d’énergie

– La production d’énergie à partir de microalgues est sans aucun doute le moteur de l’engouement et des activités de recherches croissantes mobilisées autour du potentiel offert par ces organismes depuis le début du XXI siècle.

A l’instar des gisements de biomasses mobilisés dans les filières bioénergies, et du fait d’une expression phénotypique métabolique identique aux plantes supérieures, les travaux portant sur la valorisation énergétique des microalgues concernent pour l’essentiel les mêmes filières. D’autres voies sont également explorées, comme la production directe d’hydrogène. La biomasse sèche peut servir à produire de l’énergie par combustion directe (Kadam, 2002) liquéfaction, ou hydrogénation de ces organismes permettant de produire un biocarburant gazeux ou une « huile » brute par conversion thermochimique (Miao et Wu, 2004). Méthane et éthanol peuvent être produits par conversion biochimique à partir de la biomasse ou de la fermentation des sucres accumulés dans la cellule (Sialve et al., 2009).Enfin, les lipides intracellulaires peuvent être extraits par séparation chimique pour intégrer une filière biodiesel après transesterification (Hu et al., 2008). Dans ce champ des possibles, les filières lipides, éthanol carburant et méthanisation sont les voies qui suscitent le plus d’intérêt et, a priori, de grands potentiels de développements industriels. En effet, comme pour les autres gisements de biomasse, ces formes d’énergie peuvent compléter ou se substituer à la plupart des énergies fossiles (gasoil, essence et gaz naturel) et bénéficier des mêmes filières de valorisation, réseaux de distribution et stockage.

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Table des matières

INTRODUCTION
I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
1/Les microalgues
2/Nannochloropsis sp
3/La cellulose
4/les hémicelluloses
5/La lignine
6/ L’holocellulose
7/Microalgues et métaux lourds
II. MATERIELS ET METHODES
1/Matériel biologique
2/Culture de Nannochloropsis gaditana
3/ Extraction des métabolites pariétaux
4/ Caractérisation physicochimique des polymères pariétaux
5/ Production de nanoparticules de cellulose
6/ Dosage des métaux lourds par SAA
III RESULTATS ET DISCUSSION
1/ Caracterisation de la cellulose de Nannochloropsis gaditana
2/ Caracterisation de l’hemicellulose de Nannochloropsis gaditana par FT-IR
3/ Caracterisation de l’holocellulose par FT-IR
4/ Analyse des composés parietaux de Nannochloropsis gaditana par RMN solide
5/ Analyse thermogravimetrique des composés parietaux de nannochloropsis gaditana
6/ Analyse par calorimetrie differentielle a balayage
7/ Etude des nanoparticules cellulosiques
8/ Effet des metaux lourds sur la croissance de Nannochloropsis gaditana
IV CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES