Microalgues biotechnologie Perspectives …

Microalgues biotechnologie Perspectives ...

chapitre 12

Microalgues Biotechnologie: perspectives et applications

Figure 10. Intégration des bioréacteurs microalgues dans les infrastructures d’eaux usées et de production d’énergie existantes. L’ensemble du processus utilise microalgues pour capturer le CO2 produit industriellement des déchets en photobioréacteurs, couplé avec le traitement des nutriments dans les eaux usées. Le CO2 est convertie en biomasse d’algues par photosynthèse, en présence de lumière. Après le traitement (biologique, physique ou thermochimique), la biomasse produite peut être utilisée pour la production de biodiesel, de méthane ou d’autres combustibles et des co-produits (par exemple les aliments et les polymères animaux)

Figure 11. Earthrise Farms Arthrospira usine de production (Calipatria, CA, USA)

Microalgues Biotechnologie: perspectives et applications

Soha S.M. Mostafa

[1] Département de microbiologie, Sol, Institut de recherche sur l’eau et l’environnement, Centre de recherche agronomique, Gizeh, en Egypte

1. Introduction

Il y a un intérêt mondial actuel pour trouver de nouveaux et sûrs antioxydants provenant de sources naturelles telles que le matériel végétal pour prévenir la détérioration oxydante de la nourriture et de réduire au minimum les dommages oxydatifs aux cellules vivantes [1]. Les microalgues sont des micro-organismes photosynthétiques qui sont en mesure de générer rapidement la biomasse à partir de l’énergie solaire, CO2 et de nutriments dans les plans d’eau. Cette biomasse est constituée de métabolites primaires importants, tels que les sucres, les huiles et les lipides, pour lequel processus path-moyens existent pour la production de produits à haute valeur ajoutée, y compris les compléments alimentaires humaines et animales, les carburants de transport, les produits chimiques industriels et les produits pharmaceutiques. Biomasse algale et les composés d’algues dérivés ont une très large gamme d’applications potentielles, des aliments pour animaux et de l’aquaculture aux produits de nutrition et de la santé humaine. Certaines algues sont considérées comme des sources riches en antioxydants naturels. Bien que les macroalgues ont reçu beaucoup d’attention en tant qu’antioxydants naturels potentiels [2]. En outre, les qualités des cellules de microalgues peuvent être contrôlés, de sorte qu’ils ne contiennent pas d’herbicides et de pesticides ou d’autres substances toxiques, à l’aide de milieux nutritifs propres à la culture des microalgues. La valeur des micro-algues en tant que source d’antioxydants naturels est encore renforcée par la relative facilité de purification de composés cibles. Les rapports sur l’activité antioxydante de microalgues sont limitées. Parce que les cyanobactéries sont largement inexploré, ils représentent une occasion riche de découverte; le taux prévu de redécouverte est beaucoup plus faible que pour les autres groupes d’organismes Li et al de better- étudié. 2007 [3]. Dans ce chapitre, nous nous concentrons sur de nombreux produits chimiques souhaitables sont les produits du métabolisme secondaire déclenchées dans des conditions peu propices à la croissance rapide. Pour les produits chimiques devant être produits par les microalgues, on a besoin de développer de nouvelles souches (de croissance plus rapide, plus la tolérance du substrat, etc.) par la sélection classique ou manipulation génétique afin biomasse de microalgues peuvent être produites de manière cohérente. Mettez en surbrillance le rôle des antioxydants alimentaires et leurs avantages potentiels en matière de santé et de la maladie directement ou indirectement par la nutrition des plantes et des aliments pour animaux pour produire des aliments biologiques sains. Enquêter sur les différentes activités biologiques des algues et les relations avec sa composition biochimique, les pigments et les différents constituants qui peuvent varier avec le sel a souligné les conditions de culture et de décrire les caractéristiques antioxydantes des algues.

2. Quels sont les microalgues?

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques procaryotes ou eucaryotes qui produisent des glucides, des protéines et des lipides à la suite de la photosynthèse. Ils peuvent se développer rapidement et de vivre dans des conditions difficiles en raison de leur structure multicellulaire unicellulaire ou simple. Des exemples de micro-organismes procaryotes sont Cyanobactéries (cyanophycées) et microalgues eucaryotes sont par exemple les algues vertes (Chlorophytes) et les diatomées (Bacillariophyta). Les microalgues sont présents dans tous les écosystèmes de la Terre existants, non seulement aquatique mais aussi terrestre, ce qui représente une grande variété d’espèces vivant dans un large éventail de conditions environnementales. On estime que plus de 50.000 espèces existent, mais seulement un nombre limité, de l’ordre de 30 000, ont été étudiées et analysées [4]. Lumière du soleil, l’eau, les éléments nutritifs et les terres arables sont les principales exigences pour la culture d’algues. Les micro-algues ont la capacité de fixer le CO2 utilisant l’énergie solaire avec un rendement 10 fois supérieure à celle des plantes terrestres, avec de nombreux avantages techniques supplémentaires. Les algues sont plus efficaces à l’utilisation de la lumière du soleil que les plantes terrestres, de consommer des polluants nocifs, ont des exigences minimales en matière de ressources et ne pas rivaliser avec de la nourriture ou l’agriculture pour les ressources précieuses [5].

3. métabolites algales

Les métabolites sont les intermédiaires et les produits du métabolisme. Le terme métabolite est généralement limitée à de petites molécules. Un métabolite principal est directement impliqué dans la croissance, le développement et la reproduction normale. Un métabolite secondaire ne sont pas directement impliqués dans ces processus, mais a généralement une fonction écologique importante. L’induction du métabolisme secondaire est liée à des conditions environnementales particulières ou stades de développement. Les métabolites secondaires sont les composés chimiques dans les organismes qui ne sont pas directement impliqués dans la croissance, le développement normal ou la reproduction de organisms.The exploration de ces organismes à des fins pharmaceutiques a révélé des prototypes de produits chimiques importants pour la découverte de nouveaux agents, en stimulant l’utilisation de physique sophistiquée techniques et de nouvelles synthèses de composés avec application biomédicale. À cet égard, les deux métabolismes primaires et secondaires ont été étudiés comme un prélude à l’exploitation future rationnelle économique (Figure 1) .Le métabolisme secondaire est de distribution restreinte, tandis que le métabolisme primaire fournit des intermédiaires pour la synthèse des macromolécules essentielles [6].

4. Quels sont phytochimiques?

«Phyto» est le mot grec pour la plante. Le terme "phytochimiques" se réfère à une large variété de composés produits par les plantes. Phytochimiques sont des composés chimiques formés pendant les usines de processus métaboliques normaux. Il y a beaucoup de «familles» de phytochimiques et ils aident le corps humain dans une variété de façons. Phytochimiques peuvent protéger la vie humaine à partir d’une multitude de maladies. Ces produits chimiques sont souvent appelés «métabolites secondaires» dont

Figure 1.

Les principales voies de certains métabolites secondaires et primaires biosynthèse modifiés fromBurja et al. [7 ]

il y a plusieurs classes, y compris des alcaloïdes, des flavonoïdes, des coumarines, des glycosides, des gommes, des polysaccharides, des phénols, des tanins, des terpènes et terpénoïdes phytochimiques sont d’origine naturelle, les produits chimiques non nutritifs. Ils semblent travailler seul et en combinaison, et peut-être en même temps, avec des vitamines [8].

5. Composés bioactifs microalgues

Les microalgues sont des ressources importantes pour les métabolites bioactifs, en particulier des agents cytotoxiques avec des applications dans la chimiothérapie du cancer. De la micro-algues marines telles que des fleurs de Phaeocystis sp. substances antibiotiques ont été répertoriés. Phaeocystis pouchetii est rapporté pour produire des produits chimiques tels que l’acide acrylique, ce qui représente environ 7,0% du poids sec. Les substances antibiotiques ainsi produites sont transférées à travers la chaîne alimentaire et trouvent dans le tube digestif manchots antarctiques. La production de ß-carotène et de vitamines par l’algue halotolérante Dunaliella sp. est documentée. Ces composés ont une grande importance pour les activités de mariculture [9]. Cyanobactérie a été identifiée comme étant l’un des groupes les plus prometteurs des organismes à partir desquels les produits naturels nouveaux et biochimiquement actives sont isolées. Cyanobactéries telles que spiruline ,Anabaena. Nostoc et Oscillatoria produire une grande variété de métabolites secondaires. Les cyanobactéries produisent une grande variété de composés bioactifs, qui comprennent 40% de lipopeptides, 5,6% d’acides aminés, 4,2% d’acides gras, 4,2% macrolides et les amides 9%. lipopeptides cyanobactérielles comprennent des composés différents comme cytotoxique (41%), antitumorale (13%), antivirale (4%), des antibiotiques (12%) et les 18% des activités restantes comprennent antipaludiques, antifongiques, inverseurs de résistance multi-drogues, antifeedant, herbicides et agents immunosuppresseurs [7]; outre l’effet immunitaire, les algues bleu-vert améliore le métabolisme. Cyanobactéries sont également connus pour produire antitumorale, antivirale, composés antifongiques et ont un effet anti-cholestérol chez les animaux et les humains [10]. Un grand nombre des composés pharmaceutiquement intéressants dans les cyanobactéries sont des peptides, y compris les toxines cyanobactériennes et des candidats importants pour des médicaments anticancéreux. synthétases peptidiques sont fréquents dans les cyanobactéries et responsable de la production des hépatotoxines cyanobactériennes et d’autres peptides. synthétases polycétides sont également impliqués dans la biosynthèse de certains composés bioactifs cyanobactériennes (par exemple microcystines). Un certain nombre d’extraits ont été trouvés être remarquablement actif dans la protection des cellules T lymphoblastoïdes humains contre les effets cytopathogènes de l’infection par le VIH. des agents actifs, comprenant des sulfolipides avec différents esters d’acides gras ont été isolés à partir de Lyngbya lagerheimii et Phormidium tenue. Cyanovirine est une protéine isolée à partir d’un extrait cellulaire aqueuse de Nostoc elipsosporum empêche la réplication in vitro et citopathicity de retroviruses.Cryptophycin primate 1, un composé actif isolé de Nostoc souche, exerce des activités anti-proliférative et anti-mitotiques en se liant aux extrémités des microtubules, bloquant ainsi le cycle cellulaire en métaphase de la mitose. La recherche a été axée sur sa puissante activité antitumorale et un analogue synthétique cryptophycine-52, est actuellement en essais cliniques de phase II. Le polysaccharide sulfaté, spirulan de calcium. A nouveaux extraits solubles dans l’eau de cyanobactéries ont révélé être un agent antiviral. Ce composé semble inhiber sélectivement la pénétration des virus enveloppés dans des cellules hôtes, empêchant ainsi la réplication. L’effet a été décrite pour de nombreux virus différents, comme Herpes simplex, la rougeole et même le VIH-1. Parmi les micro-algues eucaryotes, une glycoprotéine préparée à partir de Chlorella vulgaris le surnageant de culture a présenté une activité protectrice contre les métastases tumorales et de l’immunosuppression induite par la chimiothérapie chez la souris [11]. Ci-après, un bref discuter de l’application commerciale des composés les plus explorés à partir d’algues et les voies de biosynthèse des acides gras, les stéroïdes et les caroténoïdes.

5.1. Acides gras (FA)

Microalgues comprennent des acides gras essentiels (AGE), tels que l’acide linoléique, arachidonique, l’acide linolénique. acides linolénique etc. qui doivent être dans le régime alimentaire pour une croissance saine. Ces acides ne peuvent pas être synthétisés par le corps assez rapidement pour répondre aux besoins [12]. Les acides gras sont des composants structuraux de nombreux lipides, ainsi que les types et les quantités d’acides gras varient considérablement parmi les algues. Au cours des dernières années, les acides gras des compositions dans une production à grande échelle de microalgues, y compris les algues marines ont suscité un intérêt considérable parmi les chercheurs. Ceci est principalement en raison de l’avantage pour la santé des mono et des acides gras polyinsaturés (AGMI et AGPI) qui peuvent être trouvés dans les plantes, y compris les microalgues. En outre, des acides gras poly-insaturés (AGPI) jouent un rôle clé dans le métabolisme cellulaire et tissulaire, y compris la régulation de la fluidité des membranes, l’électron et le transport d’oxygène, ainsi que l’adaptation thermique [13]. La biosynthèse de l’EPA se produit par une série de réactions qui peuvent être divisés en deux étapes distinctes. La première est la synthèse de novo de l’acide oléique (18: 1 ω9) à partir de l’acétate, suivi par la conversion de l’acide linoléique (18: 2 ω-6) et α-linolénique (18: 3 ω-3). Les désaturation et d’allongement étapes par étapes ultérieures forment un ω-3 PUFA (Fig. 2). À l’intérieur de la cellule, l’EPA est normalement estérifiés (par la cyclooxygénase et les activités lipooxygénase) pour former des molécules de lipides complexes et joue un rôle important chez les animaux supérieurs et chez l’homme en tant que précurseur d’un groupe d’eicosanoïdes, des substances semblables à des hormones telles que les Prostaglandines, les thromboxanes et les leucotriènes qui sont essentiels dans la régulation de la physiologie du développement et de réglementation (Figure 2) [14]. La consommation d’AGPI n-3 provenant des deux sources de fruits de mer et de plantes peut réduire les maladies coronariennes (CHD) risque tel que rapporté par Mozaffarian et al. [15] dans une étude de cohorte de 45,722 hommes. Ainsi, de nombreux magasins de suppléments de santé vendent maintenant la préparation de microalgues telles que spiruline et Chlorella emballés dans des capsules ou gélules, ou encore dans les aliments et les boissons connues pour avoir des valeurs thérapeutiques dans le traitement de l’hypercholestérolémie, l’hyperlipidémie et l’athérosclérose [16]. Les teneurs en acides gras du micro-algues sont influencées par les conditions environnementales et de la culture sélectionnée pour sa croissance [17]. Certaines des conditions environnementales comprennent, la privation ou de la stimulation et de l’azote photoautotrophe hétérotrophe. Bien que certaines espèces de microalgues sont cultivées en tant que sources de ces acides gras, les algues transgéniques conçue pour produire de l’EPA, comme les cultures d’oléagineux transgéniques, pourrait fournir une source alternative durable de l’huile destinée à la consommation humaine [18]. Cependant, la possibilité pour le déploiement des organismes transgéniques sur le plan nutritionnel enhancedwith EPA est actuellement limitée par la poursuite antipathie des consommateurs aux produits alimentaires transgéniques. Une alternative serait d’utiliser l’EPA à partir d’algues transgéniques comme une source potentielle de nourriture riche en aquaculture. De cette façon, les avantages importants pour la santé de ces acides gras peuvent être fournis dans l’alimentation humaine, sans l’exigence d’une ingestion directe des aliments génétiquement modifiés.

Figure 2.

Un schéma de biosynthèse simplifié d’acide eicosapentaénoïque et eicosanoïdes (prostaglandines, thromboxanes, leucotriènes) modifié depuis Sayanova et Napier [19].

5.2. stérols

Les stérols sont l’un des plus importants constituants chimiques des microalgues [20]. Les stérols sont la principale composante des organismes eucaryotes et les différentes classes d’organismes ont des modèles stérols divergents. Il est pour cette raison que les stérols agissent comme une empreinte digitale pour l’entrée de la matière organique dans un environnement aquatique. En outre, les stérols ont une résistance relativement élevée à la dégradation lors du règlement dans les sédiments anoxiques et persistent dans l’environnement pendant une période de temps plus longue. Parmi tous les composés de stérol, le cholestérol est le plus abondant et omniprésent dans l’environnement, ce qui est dû à lui avoir une variété de sources [21]. La plupart biologiquement stérols produits sont des structures tétracycliques planes 3ß-hydroxy contenant généralement un groupe méthyle ou éthyle chaîne latérale d’hydrocarbure en C7-C11 substitué et présentant une gamme de méthyle de substitution (C4, C14) des motifs sur le noyau polycyclique avec des degrés variables et les positions d’insaturation (C5, C7, C8). La structure rigide de sterols (figure 3). provoquée par le système cyclique condensé, assure l’intégrité et la stabilité de la membrane cellulaire ainsi, maintient la membrane en même temps. D’une manière générale, il n’y a pas un stérol spécifique qui peut être relié à une unique source d’algues. Bon nombre des stérols discutés précédemment sont également présents dans d’autres groupes d’algues [22].

La figure 3.

Certains stérols trouvés en mer et en eau douce microalgues (modifié à partir de Ponomarenko et al. [34]

5.3. Pigmentation en aquacultures

Astaxanthine (figure 4) est un pigment rouge commun à plusieurs organismes aquatiques, y compris les microalgues, les herbiers, les crevettes, les homards et les poissons comme le saumon et la truite. Crustacés sont incapables de synthétiser les caroténoïdes de novo et nécessitent l’astaxanthine (ou précurseurs appropriés) dans leur régime alimentaire afin d’acquérir la couleur adéquate pour seafoodmarket acceptation [23]. Plusieurs sources telles que les algues naturelles Dunaliella salina et Spirulinamaxima -ou β-carotène synthétique, de la canthaxanthine et l’astaxanthine ont été utilisés à cette fin. Astaxanthine est, en fait, l’un des composants les plus chers de l’élevage du saumon, représentant environ 15% des coûts totaux de production [48]. Parmi les nombreuses sources naturelles de l’astaxanthine appliquées dans l’aquaculture, le vert algue unicellulaire d’eau douce pluvialis de Haematococcus a été explorée par les sociétés de biotechnologie [24].

La figure 4.

Figure 4. Structure chimique du β-carotène et de l’xanthophylles astaxanthine et la lutéine, principaux caroténoïdes à partir de microalgues avec intérêt commercial

β-carotène est un des éléments importants de la famille des caroténoïdes; un groupe de pigments naturels liposolubles stereoisometric. ß-carotene montre pro-vitamine A et en tant que telle, elle joue un rôle important dans le corps humain [25]. β-carotène peut être également utilisé comme agent colorant. Par conséquent, β-carotène a plusieurs applications dans les produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. La forte demande de β-carotène a été atteint par l’industrie, principalement par la production synthétique. La demande croissante de caroténoïdes naturels a donné lieu à un intérêt croissant pour l’extraction de β-carotène à partir de différentes sources naturelles. Dunaliella salina est la principale source pour le β-carotène naturel sur le marché. La taille du marché estimée pour β-carotène naturel est 10-100 tonnes.year-1 et son prix est gt; 750 € .Kg-1 [26]. En outre, β-carotène (comme d’autres caroténoïdes) est un antioxydant puissant, balayage potentiellement dangereux radicaux oxy, qui sont couramment associés à l’induction de certains cancers (Leach et al., 1998) et il y a une relation inverse entre la consommation de certains des caroténoïdes et le risque de cancer [25]. L’activité antioxydante démontrée de caroténoïdes est la base de l’action protectrice de ces composés contre le stress oxydatif dans de nombreux organismes et des situations. Effets de caroténoïdes sur la santé humaine sont, en général, associés à leurs propriétés antioxydantes. Nonobstant, pas toutes les activités biologiques attribuées à caroténoïdes doit être nécessairement liée à leur capacité à prévenir l’accumulation de radicaux libres et les espèces réactives de l’oxygène. Le halophile vert biflagellée microalgue Dunaliella salina a depuis longtemps été reconnue comme une source biologique efficace de ce caroténoïde. De nombreuses études épidémiologiques suggèrent que les humains nourris avec un régime alimentaire riche en β-carotène à partir Dunaliella. qui maintient plus élevé que les niveaux moyens de caroténoïdes sériques, ont une plus faible incidence de plusieurs types de cancer et les maladies dégénératives [27]. L’astaxanthine xanthophylle a de nombreuses applications dans les nutraceutiques, les cosmétiques et les industries alimentaires et aliments pour animaux. Récemment, une variété d’applications potentielles supplémentaires de ce caroténoïde, principalement liés aux propriétés de santé et de nutrition humaine, ont été revendiqué [28]. La lutéine est parmi les caroténoïdes les plus importants dans les aliments et le sérum humain et, en même temps que la zéaxanthine, est la composante essentielle du pigment présent dans la macula (ou tache jaune) dans la rétine de l’oeil et dans le cristallin de l’œil. La lutéine est utilisée comme colorants alimentaires et en particulier comme additifs alimentaires dans l’aquaculture et l’aviculture. Au cours de ces dernières années, des applications supplémentaires pour la lutéine ont reçu un intérêt considérable, en particulier ceux liés à la santé humaine. Principalement sur la base d’études épidémiologiques, la lutéine est actuellement considéré comme un agent efficace pour la prévention d’une variété de maladies humaines. la microalgue Muriellopsis sp. et d’autres espèces chlorophycean sont capables d’accumuler de la lutéine en tant que partie de leur biomasse. Un système commercial établi pour la production de lutéine à partir de microalgues n’existe pas encore, bien que la base de la production extérieure des cellules de lutéine riche de souches de Muriellopsis et Scenedesmus à une échelle pilote a alreadybeen mis en place [29].

5.4. acides aminés mycosporine-like

Un groupe remarquable de produits naturels marins sont les acides aminés mycosporine-like (MAA). Une caractéristique remarquable de ces composés est leur absorption UV élevée avec absorptions molaires (e) de l’ordre de 40 000 l mol -1 cm -1 (par exemple Takano et al. [30]). MAA sont solubles dans l’eau, à faible poids moléculaire (généralement lt; 400) composés constitués soit d’un aminocyclohexenone ou un cycle aminocyclohexenimine, portant azote ou amino alcool substituants [31]. Ils se trouvent dans une grande variété de marine, d’eau douce et à un degré moindre dans les organismes terrestres. Il y a peu de preuves que les AAM sont dérivées des étapes précoces de la voie shikimique. Cependant, la voie biochimique de la synthèse MAA est encore largement inconnu, ainsi que sa base génétique. Les organismes les plus primitives capables de synthétiser MAA sont des cyanobactéries [32].

6. L’activité biologique des micro-algues

Un grand nombre des métabolites de microalgues ont une structure chimique et possèdent une activité biologique intéressante. Les microalgues sont une source unique de substances thérapeutiques, en particulier de cyanobactéries. Parmi les cyanobactéries spiruline sp. a subi de nombreuses et rigoureuses études toxicologiques qui ont mis en évidence ses applications thérapeutiques potentielles dans le domaine des effets immunomodulation, anticancéreux, antiviraux, et de réduction du cholestérol.

6.1. L’activité antioxydante

Le peroxyde d’hydrogène est un produit de micro-algues et des plantes par le biais de la photosynthèse, la photorespiration, la respiration et d’autres processus métaboliques, comme résultat de l’activité enzymatique de la glycolate oxydase, l’urate oxydase et oxydase d’acide aminé. Cependant, la voie principale pour la production de H2 O2 est la conversion de superoxyde (O2 -) Produite par le transfert d’un électron de ferrédoxine du photosystème I (PSI) à O2 (Réaction Mehler) par l’action de la superoxyde dismutase (SOD). Cependant, on pense que ces antioxydants sont responsables de certains effets secondaires tels que des lésions du foie et de la cancérogenèse. Les antioxydants peuvent impliquer dans le processus d’oxydation en piégeant les radicaux libres, chélateurs des métaux catalytiques et en agissant comme absorbeurs d’oxygène [33]. Récemment, de nombreux chercheurs sont intéressés à trouver des antioxydants naturels ayant une innocuité et de l’efficacité, qui peuvent être substituées aux antioxydants synthétiques actuels et commerciaux, BHA et BHT. Les microalgues sont devenus de bons candidats pour les sources d’antioxydants naturels, comme l’a révélé un certain nombre d’études récentes [34 -35]. Les algues contiennent plusieurs systèmes de défense anti-oxydants enzymatiques et non enzymatiques pour maintenir la concentration de ROS (O2 – et H2 O2 ) Pour protéger les cellules contre les dommages [36]. Les principaux constituants cellulaires susceptibles d’être endommagés par les ROS sont des lipides (peroxydation des acides gras poly-insaturés dans des membranes), les protéines (dénaturation), des glucides et des acides nucléiques. L’essentiel pour ROS désintoxication au cours du métabolisme normal et en particulier pendant le stress, sont antioxydante système de défenses [37]. Le système de balayage primaire des défenses enzymatiques comprennent SOD, calalase (CAT) et la glutathion peroxydase, (GPX) et peroxiredoxine (PrxR) [38]. Ces systèmes de détoxification enzymatique impliquant l’action de la SOD et de la réductase, soit étancher des composés toxiques ou régénérer les antioxydants à l’aide de réduction de la puissance fournie par la photosynthèse [39]. Cependant, à des niveaux bas, H2 O2 conduit à l’induction de gènes de défense telles que la glutathion S-transférase et de la glutathion peroxydase. Les antioxydants hydrophiles AA et GSH piègent efficacement les radicaux d’oxygène. Caroténoides et TOH supprimer ERO directement à partir du lit de pigment [40]. En outre, Foyer et Noctor [41] ont rapporté que les changements dans ROS, les fluctuations dans les concentrations d’antioxydants dans les cellules photosynthétiques pourraient avoir des conséquences importantes non seulement pour le métabolisme de la défense, mais aussi pour la régulation des gènes associés à des réponses adaptatives. Plusieurs métabolites bioactifs produits par les cyanobactéries et les algues ont été découverts par les programmes de dépistage, en employant les organismes cibles tout à fait sans rapport avec ceux pour lesquels les métabolites ont évolué [42]. Shanab et al. [43] ont étudié l’activité antioxydante des extraits aqueux de neuf espèces de microalgues à savoir, Nostoc muscorum, Anabaena flos aquae, Anabaena Oryza e, Nostoc humifusum. Oscillatoria sp. Spirulina platensis, Phormediumfragile. Wollea saccata et Chlorella vulgaris. L’activité antioxydante des extraits d’algues a été réalisée en utilisant 2,2 diphényl-1-picrylhydrazyl (DPPH) Test et 2,2 / -azino-bis (acide éthylbenzthiazoline-6-sulfonique (ABTS) de dosage d’action radicale qui a révélé une activité antioxydante plus élevée que DPPH mehod. en ce qui concerne DPPH, l’activité anti-oxydante de neuf espèces d’algues testées se situait entre 30,1 et 72,4% sont comparés avec le standarad antioxydant BHT (80,2%). en utilisant la méthode de l’ABTS, qui est plus sensitvie que la méthode du DPPH (figure 5). l’activité antioxydante se situait entre 31,2 et 75,9% (Standarad BHT a montré 85,6%); Spirulina platensis. Oscillatoria sp, Anabaena Flous-marine et Nostoc muscorum enregistré le plus élevé (75,9, 75,6, 73,6 et 72,8%, respectivement) activité antioxydante qui est peut être attribué au contenu secondaire extracellulaire et intracellulaire de metabolits (teneur totale en phénolique, terpénoïdes et alcaloïdes) de ces microalgues (tableaux 1, 2). Les métabolites de phytochimiques extractracellular (en%) libérés dans les cultures d’algues montrent une grande variabilité. Anabaena oryza. Phomidium fragile et Wallea saccate (Tableau 1) ont enregistré les plus élevées extracellulaires composés phénoliques totaux (0,0085, 0,0078 et 0,0074% respectivement). Les terpénoïdes contenus les plus élevés ont été atteints par Phormidium fragile. Spirulina platensis et Wollea saccata (0,0055. 0,0050 et 0,0049%, respectivement). Les valeurs maximales des alcaloïdes extracellulaires ont été enregistrées par Anabaena oryza. Phomidium fragile. Anabaena oryza. Spirulina platensis et Phomidium fragile (0,075, 0,068 et 0,068%, respectivement). Alors, les pourcentages les plus élevés de ces métabolites se plaignant avec les metabolites extracellulaires libérés, Spirulina platensis. Nostoc muscourum et Oscillatoria sp. enregistré les plus intracellulaires des composés phénoliques totaux (0,71, 0,6 et 0,55% respectivement), tandis que Wollea saccata ont montré la moindre teneur (0,1%) comme indiqué dans le tableau (2).

En ce qui concerne les terpènes, Anabaena flos aquae. Spirulina platensis et Wollea saccata. enregistrer le contenu le plus élevé (0,15, 0,14 et 0,14% respectivement). détermination de la alcaloïdes dans les cultures d’algues a montré que S. platensis. Oscillatoria sp. et Chlorella vulgaris a montré les teneurs les plus élevées (3,02, 2,6 et 2,45% respectivement). pigments phycobiliprotéine (tableau 3) ont été déterminés dans des extraits de l’eau des espèces d’algues testées. Normalement, les pigments phycobiline en cyanobactérie composé phycocyanine, l’allophycocyanine et phycoérythrine (les couleurs bleu, gris et rouge respectivement). Phormidium fragile enregistré la plus élevée C-phycocyanine (CPC) contenu (0,13 mg / ml), tandis que Anabaena oryzae et A. flos aquae enregistré l’absence moins et de phycocyanine (0,0089 et 0,0 mg / l respectivement).

La figure 5.

L’activité antioxydante des extraits de wter algues à 100 g / ml contre DPPH (a) et ABTS (b) les radicaux [43]

Tableau 3.

Phycobilines pigments (mg / ml) dans le filtrat aqueux différent de certains micro-algues [43]

Nostoc muscorum contenait la plus grande allophycocyanine (APC) pigment (0,14 mg / l), tandis que, Oscillatoria sp avoir la moindre teneur (0,001 mg / l). En ce qui concerne les pigments phycobiline totaux (phycocyanine et allophycocyanine), Nostoc muscrum. Phormedium fragile enregistrer les contenus les plus élevées (0,229 et 0,16 mg / l) suivie de celle de S. platensis (0,143 mg / ml), tandis que Anabaena oryzae a montré la teneur totale en pigment phycobiline moins (0,011 mg / l).Chlorella vulgaris est algue verte qui ont d’autres pigments (chlorophylle et les caroténoïdes) que les phycobilines (absents).

Des extraits aqueux des espèces d’algues testées ont montré large gamme de couleurs (vert, bleu, violet, rose, ligh-bleu), en dépit du fait que huit des algues testées étaient des cyanobactéries et une seule espèce est une algue verte, leur eau extraits ont montré des couleurs très variables (figure 6) qui peut être attribué en partie à leurs électeurs de phycobiliprotéine (ratios de phycocyanine à allophycocyanine et environ absence de pigments phycoérythrine), et en partie aux principaux métabolites secondaires polaires produits. Toutes ces substances peuvent non seulement causé l’altération des valeurs de pH des extraits aqueux d’algues, mais aussi les activités biologiques induits qui peuvent être attribués aux effets synergiques de ces composés. L’extrait aqueux des espèces d’algues testées (8 cyanobactérie et une algue verte) ont des couleurs variables (Figure 6) allant du vert, violet, bleu, couleur bleu clair et rose, qui peut être utilisé comme un des agents colorants d’additifs à différents produits alimentaires (naturel, non toxique) au lieu des substances colorantes synthétiques qui peuvent être cancérigènes [43].

La figure 6.

Couleur des extraits aqueux des différents microalgues (1. Nostoc muscorum, 2. Anabaena flos aquae, 3.Chlorella vulgari, 4. Oscillatoria sp. 5. Spirulina platensis, 6. Anabaena oryzae, 7. Wollea saccat, 8. Nostoc humifusum et 9. Phormedium fragile [43]

les pigments phycobiliprotéine sont connus par son activité anti-oxydant [44], l’augmentation de ces pigments de production en raison de doublement de la concentration de nitrates dans le milieu de culture de croissance, conduit à une augmentation progressive de l’activité anti-oxydante enregistrées par les deux DPPH et ABTS essais dans les deux cyanobactéries sous investigation.Keeping à l’esprit que, l’effet synergique a eu lieu entre les métabolites de secondry polaires en particulier les composés phénoliques et les polysaccharides dans l’activité antioxydante. L’augmentation des concentrations de nitrates dans les milieux de culture des deux espèces de cyanobactéries (N. muscorum et Oscillatoria sp) a conduit à une amélioration marquée de la production de la phycobiliprotéine (Tableau 4) qui a été traduit par une augmentation manifeste de l’activité anti-oxydant (par DPPH et ABTS) dans les deux espèces étudiées, tout en diminuant la teneur en nitrate, la production de pigments de phycobiline ont par conséquent diminué chez les deux espèces et son absence complète a été enregistrée sur la privation d’azote, en particulier en cas de Oscillatoria sp. et pas de pigments de allophycocyanine ont été produits que l’on trouve par Shanab et al. [43]. Ils ont aussi étudié que l’augmentation de conc de nitrate. et l’augmentation conséquente de la production de pigments phycobiline, ont un rôle majeur dans l’amélioration de l’activité antioxydante peut être attribuée. La diminution de la conc de nitrate. a été suivie d’une diminution évidente dans phycobiline pigment et même une absence d’un de ses constituants sur la famine nitrate. L’activité antioxydante dans les deux espèces (par les deux dosages) n’a apparemment pas été affectée comparant au témoin (1,5 g / l de nitrate). Dans des conditions de stress, il est connu que l’écart dans les voies métaboliques peuvent se produire. En présence de nitrate, des composés azotés, y compris les pigments phycobiline ont été de plus en plus produits de premier plan, ainsi que d’autres métabolites secondaires actifs antioxydants (comme les composés phénoliques), à une augmentation marquée de l’activité biologique.

Tableau 4.

L’activité antioxydante de l’azote stressé promettant espèces d’algues à l’aide de DPPH et les radicaux ABTS [43]

La diminution de la teneur en nitrates induit une condition de contrainte et non pas seulement une diminution des composés du squelette de l’azote comme la production phycobiline de pigment, mais une augmentation dans les composés du squelette de carbone (comme les composés phénoliques) par suite d’altérations métaboliques dans ces conditions de stress. Donc, sur la diminution de la teneur en nitrates, l’activité antioxydante restent à un niveau comparable ou même plus élevé que le contrôle en raison de l’effet synergique du pigment phycobiline et les composés phénoliques produites en excès sous contrainte condition de nitrate qui ont des potentiels élevés redox. Sur la faim d’azote de l’activité antioxydante enregistrée (comparable à ceux en présence forte teneur en nitrate (6-9 g / l) était en grande partie en raison de la forte production des composés de squelette carboné (composés phénoliques) qui présentent une activité antioxydante [45]. Shalaby et al. [46] a déclaré que la culture de Spirulina platensis dans des conditions de stress de sel (0,02 M comme témoin), 0,04 et 0,08 M ​​de NaCl a conduit à une altération remarquable du métabolisme des algues ainsi qu’une amélioration ou l’induction de composés biologiquement actifs. L’analyse biochimique de sel a souligné algal a révélé que la teneur en lipides a été légèrement augmenté en même temps que certains acides gras saturés et insaturés en particulier ceux polyinsaturés (acide γ-inolenic, oméga-3 acides gras).

6.2. une activité anticancéreuse

cancer Aujourd’hui est la principale cause de décès chez les hommes et les femmes, et la chimioprévention a été une approche anticancéreuse prometteuse visant à réduire themorbidity andmortality du cancer en retardant le processus de cancérogenèse. Une variété de sources de fromnature composés se sont révélés être avantageux pour l’inhibition du cancer, tels que les flavonoïdes, les acides phénoliques, les caroténoïdes, etc .; les mécanismes qui suppriment tumorigenèse impliquent souvent l’inhibition de l’activité de la protéase à médiation par des cellules tumorales, l’atténuation de l’angiogenèse tumorale, la promotion de l’arrêt du cycle cellulaire, l’induction de l’apoptose et de l’immunostimulation, etc. En outre, Chinery et al. [47] ont également signalé leur utilisation avec les agents de chimiothérapie 5-fluorouracile et des antioxydants peuvent provoquer des rémissions complètes dans le cancer colorectal, où seule une rémission partielle est possiblewith agents de chimiothérapie uniquement; Par conséquent, les antioxydants ont été proposés comme ayant un potentiel pour la prévention et le traitement de maladies associées à des espèces actives de l’oxygène, en particulier dans les maladies cancéreuses. De plus, les données expérimentales et épidémiologiques suggèrent que les médicaments anti-inflammatoires peuvent également diminuer l’incidence du cancer du sein, la charge tumorale, et le volume de la tumeur [48] .La valeur médicinale de cyanobactéries a été appréciée dès 1500 Bc, lorsque des souches de Nostoc ont été utilisés pour traiter la goutte, la fistule et plusieurs formes de cancer. Les cyanobactéries sont une source riche de produits naturels potentiellement utiles. Plus de 40 espèces différentes Nostocales, dont la majorité sont Anabaena et la Nostoc sp. Produire plus de 120 produits naturels (metabolites secondry) ayant des activités telles que anticancéreux anti-VIH, antifongique, antipaludéens et antimicrobien. Cyanovirine (CV-N, cyanoviorin-N), une protéine de 101 acides aminés extraite de Nostoc ellipsosporum est révélé avoir une activité puissante contre tous les virus de l’immunodéficience humaine, tels que le VIH-1, M et T souches à tropisme du VIH-1, VIH-2, SIV (Simian) et VIF (féline) [7]. La distribution cosmopolite de cyanobactérie indique qu’ils peuvent faire face à un large éventail de stress environnemental global, comme la chaleur, le froid, la dessiccation, la salinité, la famine d’azote, photooxydation, anaérobiose et le stress osmotique. Ils ont développé un certain nombre de mécanismes par lesquels les cyanobactéries se défendre contre les facteurs de stress environnementaux. Important d’entre eux sont la production de composés photoprotecteurs, tels que des acides aminés mycosporine (MAA-like) et des enzymes Scytonemin tels que la superoxyde dismutase, la catalase et la peroxydase repaire de lésions de l’ADN et la synthèse des protéines de choc [49]. Shanab et al. [43] ont étudié l’efficacité anticancéreuse des extraits d’algues d’eau contre les cellules d’ascites d’Ehrlich malpighien (EACC) et la lignée cellulaire du cancer hépatocellulaire humain (HepG2). Anticancer efficacité des extraits d’eau d’algues a été étudiée contre cellule Ehrlich ascites Carcinome (EACC) et la lignée cellulaire de cancer hépatocellulaire humain (HepG2). L’efficacité anticancéreuse des extraits aqueux d’algues illustrés à la figure (7) et en utilisant EACC et cellules HepG2 lignes, a enregistré que l’activité anticancéreuse se situait entre 15,68 à 87,25% dans le cas de la lignée cellulaire EACC et 9,5 à 89,4% en utilisant la lignée cellulaire HepG2 Nostoc muscorum les extraits aqueux ont enregistré la plus forte activité anti-cancéreuse chez les deux lignées cellulaires (87,25% dans le cas de EACC et 89,4% dans le cas de HepG2), suivie par Oscillatoria sp. (67,40 et 77,8% en EACC et HepG2 respectivement). En cas de N. muscorum. l’activité anticancéreuse contre la lignée cellulaire EACC se situait entre 83,0 et 90,4% à toutes les concentrations de nitrates (augmentation et diminution) par rapport au contrôle (85,9%). activité anticancéreuse comparable a été enregistré à la fois le conc le plus élevé de nitrate et de la famine (90,4 et 89,9% respectivement). L’activité anticancéreuse contre la lignée cellulaire HepG2 a enregistré des activités plus ou moins comparables ont été enregistrées au plus nitrate conc par rapport au contrôle (85,6, 86,9, 88,7 et 88,6% à 3, 6, 9 et 1,5 g / l). À la famine nitrate l’activité anticancéreuse plus élevée contre la lignée cellulaire HepG2 a été enregistrée (92,3%). En cas de Oscillatoria sp. l’activité anticancéreuse contre EACC et HepG2 a enregistré une augmentation de l’activité à la fois augmenter et diminuer le nitrate conc comparant avec le contrôle. L’activité accrue a été enregistrée contre les deux lignées cellulaires à plus conc de nitrate (82,6 et 75,9% en cas de EACC et HepG2 respectivement) et à la famine de nitrate (82,9 et 82,0% respectivement) par rapport au témoin (68,3 et 70,4% contre EACC et HepG2 respectivement ). extraits d’eau des espèces d’algues prometteuses testées ont montré de meilleurs rendements anticancéreux à la fois contre EACC et des lignées cellulaires HepG2 (87,25 et 89,4% respectivement) en cas de N. muscorum et 67,40 et 77,8% en cas de Oscillatoria sp.). Dans des conditions d’azote de stress, ces deux espèces de cyanobactéries enregistrées activités anticancéreuses plus élevées sur la limitation de exess ou à la famine de nitrate comparant avec son contenu normal dans un milieu de croissance.

La figure 7.

un B). une activité anticancéreuse d’extraits d’algues d’eau à 100 pg / ml contre EACC (a) et HepG2 (b) des lignées cellulaires [43]

L’activité maximale enregistrée dans les deux espèces contre les deux lignées cellulaires à la teneur en nitrates la plus élevée (9 g / L) peut être attribuée principalement à la teneur plus élevée des pigments phycobiliprotéine produits sous des teneurs en nitrates en excès. limitation Nitrate et de la famine, en dépit de la baisse provoquée dans la production phycobiline de pigment due à une altération métabolique prévue dans des conditions de stress, les composés de squelette carboné comme phénolique peuvent remplacer la pénurie de phycobiline dans l’induction de l’activité anticancéreuse similaire ou d’efficacité encore plus élevé causé par de grands contenus de phycobiline à plus la supplémentation en nitrate [43]. Ces résultats ont démontré que les composés responsables de l’activité anti-carcinogène était hautement polaire comme les phycobilines, des composés et des polysaccharides phénoliques qui induisaient l’apoptose des cellules cancéreuses comme indiqué par Aboul-Enein et al [50], qui vont parallèlement à ces résultats coïncident avec les résultats obtenu par Wang et al [51] qui ont rapporté que l’extrait aqueux d’algue rouge contiennent principalement des c-phycocyanine, exposé antipraleferation supérieur à induire la formation de corps de l’apoptose. Les auteurs expliquent que la phycocyanine interagir avec la membrane associée B-tubuline et glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH), provoqué la polymérisation des microtubules et de filaments actins conduisant à arrêter le cycle cellulaire en phase G0 / G1. Comme ces extraits aqueux présentaient des activités antioxydantes et anticancéreuses, son effet comme agent de coloration est amplifié par ces rendements biologiques qui sont très importants pour la santé humaine. En outre, il peut être utilisé pour la fabrication de produits pharmaceutiques (anti-oxydants et anti-cancéreux).

Tableau (5) a enregistré l’efficacité anticancéreuse de nitrate souligné N. muscorum et Oscillatoria sp. EACC contre des lignées cellulaires HepG2. L’espèce de cyanobactérie prometteuse N. muscorum et Oscillatoria sp. induite à la fois le plus élevé en antioxydants (par DPPH et méthodes ABTS) et des activités anti-cancéreux (en utilisant des EACC et des lignées cellulaires HepG2) qui peut être attribuée à leur forte teneur en pigments totaux de la phycobiliprotéine en même temps que la teneur en métabolites secondaires supérieures (composés phénoliques, les terpénoïdes, les alcaloïdes [ 43].

6.3. L’activité antimicrobienne

L’activité antimicrobienne des micro-algues a été attribuée aux composés appartenant à indoles, des terpènes, des acétogénines, des phénols, des acides gras de différentes classes chimiques et les hydrocarbures halogénés volatils [52], par exemple, l’activité antimicrobienne des extraits supercritiques obtenus à partir de la microalgue Chaetoceros muelleri étaient liées à sa composition lipidique [53]. Toutefois, l’activité anti-microbienne détectée dans plusieurs extraits de pression Dunaliella salina peut être expliquée non seulement par plusieurs acides gras, mais aussi par des composés tels que – et -ionone, -cyclocitral, neophytadiene et phytol. Les efforts visant à identifier les composés directement responsables de ces fonctions antimicrobiennes -e.g. chlorellin [54] ont été sur la course, mais sont encore relativement naissante en raison des nouvelles classes de composés trouvés. extraits exempts de cellules microalgues sont déjà testés comme additifs pour l’alimentation et l’alimentation formulation, dans les tentatives pour remplacer des composés antimicrobiens d’origine synthétique actuellement en usage – y compris les doses subtherapeutical d’antibiotiques utilisés comme mesure prophilatic dans l’élevage des animaux [55].

Rappelons, à cet égard, la résistance croissante de certaines souches bactériennes résultant de l’utilisation généralisée et essentiellement sans restriction des antibiotiques dans le traitement du bétail, et par les consommateurs domestiques utiliser via l’auto-prescription [56]. Cependant, un facteur clé de leur faisabilité économique éventuelle est la possibilité d’opérer de grandes photobioréacteurs dans des conditions aseptiques, qui sont capables de produire de la biomasse et de métabolites à des niveaux suffisamment élevés [57].

Tableau 5.

une activité anticancéreuse du nitrate souligné promettant espèces d’algues à l’aide EACC et des lignées cellulaires HepG2 [43]

6.1.1. L’activité antivirale

Un certain nombre de maladies infectieuses causées par des virus ont émergé (et ré-émergé) au cours des dernières années. Bien que plusieurs médicaments antiviraux ont été spécifiquement développés, des mutations résistantes aux médicaments sont constamment survenant – si de nouveaux principes actifs antiviraux sont nécessaires, en particulier ceux provenant de sources qui ne constituent pas (ou sont exposés à des) piscines virales. Ceci est la raison pour laquelle les microalgues ont reçu une forte attention en tant que fournisseurs potentiels d’agents antiviraux [58]; La croissance virale est généralement divisée en trois étapes, et l’action antivirale peut avoir lieu à un seul ou plusieurs phases: Phase I, qui consiste sur l’adsorption et l’invasion des cellules; Stade II ou de phase éclipse, au cours de laquelle la cellule est forcée de synthétiser des copies multiples dudit virus; et la phase III, ou à l’échéance et la libération de particules virales. Par exemple, l’activité anti-HSV du acyclovir® composé antiviral est exprimé à l’étape II, mais le facteur anti-HSV de Dunaliella sp. inactive la fonction virale au stade I. sulfatées exopolysaccharides de microalgues marines ont été prétendu interférer avec la phase I de certains virus enveloppés, ils offrent des avantages concurrentiels en raison de leur large spectre antiviral contre par exemple HSV-1 et le VIH [59]. Apparemment, leur effet inhibiteur résulte de l’interaction avec les charges positives sur le virus ou sur la surface cellulaire – ce qui empêche la pénétration de l’ancienne dans les cellules hôtes; ils peuvent également inhiber sélectivement la transcriptase inverse dans le cas du VIH, entravant ainsi la production de nouvelles particules virales après l’infection mais l’étape exacte lors de la réplication virale quand ils agissent reste à élucider. Antiviral hautement sulfaté polysaccharides de plusieurs espèces de microalgues rouges se composent principalement du xylose, du glucose et du galactose [60]; ils sont exceptionnellement stables lorsqu’ils sont exposés à un pH extrême et de la température [61]. Malgré leur performance antivirale réussie, les voies métaboliques conduisant à des polysaccharides sulfatés sont encore mal connus. Leur sécrétion par les algues unicellulaires rouge a été initialement caractérisée par radiomarquage – qui howed biosynthèse de la chaîne carbonée, et la sulfatation du polysaccharide résultant de se produire dans l’appareil de Golgi [62]; ces résultats ont été confirmés dans Porphyridium sp. [63] et d’autres microalgues rouges [64]. Plus récemment, [65] ont utilisé 14C expériences pulse-chase et la microscopie ultrastructurale de conclure que brefeldine A-un inhibiteur de la membrane circulation de l’appareil de Golgi, diminue le contenu de la limite, et les formes solubles de polysaccharides, tout en inhibant la liaison à la paroi cellulaire des polysaccharides dans une plus grande mesure que son homologue soluble (dans les cellules en croissance active et de repos). Découverte de petites molécules qui peuvent spécifiquement perturber une interface protéine-protéine particulière reste un défi, mais est d’un intérêt particulier en virologie, étant donné que les médicaments antiviraux cibles actuellement disponibles seulement des protéines virales.

6.1.2. L’activité antibactérienne

La plupart des efforts ont été consacrés à l’étude de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries pour plusieurs raisons: (i) les infections bactériennes sont responsables de la plupart des infections nosocomiales acquises communautaires et; (Ii) le nombre important et croissant de classes d’antibactériens offre une gamme plus diversifiée de mécanismes de résistance; et (iii) la capacité de déplacer les déterminants de la résistance bactérienne dans des souches bactériennes standard, bien caractérisés facilite des études plus détaillées sur les mécanismes moléculaires sous-jacents [66]. Pratt et al. [67] isolé le premier composé antibactérien d’une microalgue, Chlorella ; un mélange d’acides gras, à savoir. chlorellin, a été jugée responsable de cette activité d’inhibition à la fois contre les bactéries Gram + et Gram-. La recherche visant à identifier les principes actifs anti-bactériens produits par microalgues a quant à lui explosé [68]. Cette prise de conscience se pose par exemple du risque associé à plusieurs multirésistante Staphylococcus aureus (SARM), qui ont été à l’origine d’une préoccupation croissante dans les établissements de soins de santé dans le monde entier – car ils ne sont pas sensibles à la plupart des antibiotiques classiques. Par conséquent, la découverte de composés antibactériens nouveaux suivants mécanismes biochimiques d’action distincts est sollicité. Les antibiotiques sont généralement moins efficaces contre les bactéries Gram- en raison de leur complexité, la structure à plusieurs couches de la paroi cellulaire – ce qui rend plus difficile pour le composé actif à y pénétrer [69]; ce qui justifie pourquoi l’activité antibactérienne du surnageant (et extraits méthanoliques) est plus puissante contre les bactéries Gram + que les bactéries Gram [68, 70]. Le mécanisme exact d’action des acides gras reste inconnue: ils peuvent agir sur des cibles cellulaires multiples, même si les membranes cellulaires sont les plus probables – que les dommages de la membrane sera probablement conduire à des fuites et à la réduction de l’absorption des nutriments cellulaire, outre l’inhibition de la respiration cellulaire; à l’inverse, Desbois [71] selon un peroxydatifs process.Furthermore, les composés synthétisés par costatum Scenedesmus. et partiellement purifiée à partir de l’extrait organique, une activité contre les bactéries de l’aquaculture en raison de leurs acides gras plus de 10 atomes de carbone en longueur de chaîne -qui semble induire une lyse des protoplastes bactériens. La capacité des acides gras en général d’interférer avec la croissance bactérienne et la survie est connue depuis un certain temps, mais de récentes études de relation structure-fonction suggèrent que ladite capacité dépend à la fois de leur longueur de chaîne et le degré d’insaturation. De tels composés que le cholestérol peut antagoniser les caractéristiques antimicrobiennes [53] de manière à la fois la composition et la concentration des lipides libres doivent être pris en compte [72]. Parmi oxylipines de microalgues dérivés, les activités antibactériennes des aldéhydes polyinsaturés méritent une ention spéciale. De tels composés sont synthétisés, par exemple par des diatomées S. costatum et Thalassiosira rotula. Un exemple illustratif est décadiénal, probablement dérivé (le poly-insaturé) d’acide arachidonique (C20: 4n-3), qui présente une forte activité contre ces agents pathogènes humains importants comme le SARM et Haemophilus influenza – Avec des valeurs MIC de 7,8 et 1,9 pg / mL, respectivement, et bien que contre E. coli et Pseudomonas aeruginosa. et S. aureus et Staphylococcus epidermidis (Gram- et Gram + bactérie, respectivement). En outre, elle porte atteinte à la croissance de diverses bactéries marines, comme (l’Gram-) Aeromonas hydrophila. L. anguillarum, Alteromonas haloplankti, Photobacterium phosphoreum et immobilis Psychrobacter. et (Gram +) Planococcus citreus et Micrococcus luteus [73].

6.1.3. L’activité antifongique

Les algues sont un des agents biologiques principaux qui ont été étudiés pour le contrôle des agents pathogènes des plantes de champignons [74]. Diverses souches de cyanobactéries sont connus pour produire des métabolites intracellulaires et extra-cellulaires avec diverses activités biologiques telles que antibactérienne, antifongique et une activité antivirale [75]. Ces composés biologiquement actifs comprennent des antibiotiques et des toxines [76]. Hussien et al. [77] criblées l’effet de la culture filtrats de neuf souches d’algues (Anabaena flosaquae. Anabaena oryzae. Chlorella vulgaris, Nostoc muscorum. Nostoc humifusu, Oscillatoria sp., Phormedium fragile. Spirulina platensis et Wollea saccata ) À des concentrations de 10, 20, 30 et 40% sur la croissance du mycélium du champignon phytopathogène Cercospora beticola causant des feuilles de maladie des points dans la betterave à sucre en comparant avec différentes concentrations du fongicide de synthèse Topsin M70 (100, 200, 300 et 400 ppm). Ils ont constaté que généralement, toute la culture d’algues filtrats a réduit la croissance du mycélium fongique, mais la plus forte croissance du mycélium fongique des pourcentages d’inhibition ont été atteints par Spirulina platensis. Oscillatoria sp. et Nostoc muscorum (Figure 8) aux concentrations de 30% (100, 100 et 82%, respectivement) et à 40% (100, 100 et 100%, respectivement). Alors que le fongicide de synthèse chimique Topsin M70 a complètement inhibé la croissance du mycélium aux concentrations de 200, 300 et 400 ppm. Les spores fongiques production (nombre de spores) a été complètement inhibée par la culture précédente algale trois filtrats à 300 et 400 ppm, en particulier à la concentration de 40%. Mêmes résultats ont été obtenus par Topsin M70. L’activité antifongique de la culture des algues filtrats a été attribuée à la présence de composés bioactifs à savoir des composés phénoliques totaux, le total des saponines et des alcaloïdes dans la filtrats de culture d’algues.

6.2. activité nématicide

Les nématodes à galles, Meloidogyne spp. sont parmi les nématodes les plus nuisibles dans l’agriculture, entraînant une somme estimée à 100 milliards $ la perte / an dans le monde [78]. L’application de nématicides chimiques a été trouvé comme une mesure efficace pour contrôler les nématodes, mais ils ont un effet résiduel toxique sur l’environnement, en particulier sur les organismes non-cibles et la santé humaine. En outre, l’utilisation de nématicides chimiques est interdite en agriculture biologique. potentiel Nématicide de cyanobactéries est restée inexplorée, sauf pour quelques rapports qui suggèrent que les endospores de Microcoleus et Oscillatoria spp. nématodes tués [79].

Figure 8.

L’efficacité de (A) Nostoc muscorum, (B) Oscillatoria sp et (C) Spirulina platensis filtrats de culture (40 ml.l -1) en supprimant le diamètre de la croissance du mycélium fongique Cercospora beticola [77]

Culture filtrats de l’éclosion inhibée de Microcoleus de Meloidogyne incognita les œufs et les juvéniles de deuxième étape tués. métabolites microalgues ont attiré l’attention, car ils sont une ressource pour les toxines, et de nouveaux médicaments potentiels [80] .Shawky et al. [81] ont étudié l’effet nématicide de neuf filtrats de culture de souches d’algues (Nostoc muscorum. Anabaena flos aquae. Anabaena oryzae. Chlorella vulgaris, Wolleasaccata, Phormedium fragile. Oscillatoria sp., Nostoc humifusum et Spirulina platensis ), Azolla pinnata filtrat aqueux d’extraction (1: 2 W / v) et du compost extrait aqueux de filtrat (1: 5 W / v) dans le contrôle de la population des nématodes de noeud racine,Meloidogyne incognita dans le concombre dans les deux conditions de laboratoire et en serre. Expérience en laboratoire a révélé que le pourcentage de mortalité juvénile élevée a eu lieu au cours de toutes les périodes de tous les traitements d’exposition, les meilleurs résultats ont été après une exposition de 72 h. Seulement cinq souches de cyanobactéries, à savoir, Spirulina platensis. Oscillatoria sp. Anabaena oryzae. Nostoc muscorum et Phormedium fragile. suivi par le compost extrait aqueux, augmenté de façon significative la mortalité des juvéniles de plus de 70% à la concentration maximale de 1:10 (84,3, 80,4, 78,9, 75,4, 72,5 et 70,1%, respectivement). UNEzolla pinnata extrait aqueux filtrat obtenu 69,8% à la même concentration, tandis que, Anabaena flos aquae et Chlorella vulgaris enregistré l’effet le plus faible sur le pourcentage de mortalité (52,1 et 40,1%, respectivement) à la concentration de 1:10. Dans l’expérience en serre, la combinaison du mélange de cinq cultures d’algues de filtrats S. platensis. Oscillatoria sp. A. oryzae. N. muscorum et P. fragile avec A. pinnata aqueuse filtrat d’extrait et l’extrait de compost obtenu la plus forte réduction du nombre de juvéniles de stade 2 e dans le sol, le nombre de galles, les stades de développement, les femmes, les masses d’œufs, le nombre d’œufs / masse d’oeufs dans les racines des plants de concombre comparaison avec le traitement individuel et le non traité contrôle. En outre, toutes les combinaisons améliorées de manière significative le poids frais des racines et des pousses et augmenté le rendement des plants de concombre.

6.3. activité Mollscicidal

Les mollusques hôtes intermédiaires de la schistosomiase sont les sites de multiplication intense de ce parasite, donc leurs stratégies de contrôle sont considérées comme une priorité de la réduction de la transmission de la schistosomiase [82]. Bien que les molluscicides chimiques sont dans une certaine mesure un certain succès dans la lutte contre la maladie en question. Toutefois, compte tenu de leurs effets secondaires, l’intérêt pour des approches respectueuses de l’environnement et l’utilisation d’agents de lutte biologique ont été ravivé [83]. Mostafa et Gawish [84] ont indiqué que le filtrat de culture d’algues de Spirulina platensis a été prouvé pour son activité contre mollscicidal Biomphalaria alexandrina Escargots l’hôte intermédiaire de Schistosoma mansoni en Égypte, qui accueille leur survie et leur fécondité et aussi pour son effet sur le taux d’éclosion des œufs de mollusques et de la viabilité des vivants libres stades larvaires du parasite (miracidiums et cercaires). Le filtrat de culture avérée avoir un effet létal sur les escargots 90 LC 0,23% du filtrat. B. alexandrina escargots arrêtés ponte après une semaine d’exposition continue à des concentrations sublétales 0,19 et 0,17%, tandis que ceux qui sont exposés à 0,07% posé quelques ones.It pourrait être due aux constituants phytochimiques du filtrat de culture-à-dire des composés phénoliques totaux, des alcaloïdes et des saponines totales . Cela a été confirmé par l’examen histologique qui a montré une graves dommages dans les cellules des glandes hermaphrodites d’escargots (figure 9) exposés à ces concentrations. B. alexandrina œufs de 3 et 7 jours anciens ont échoué à éclore après exposition à 0,1% du filtrat d’algues, alors que 22% et 10% seulement ont éclos après une exposition à 0,05% de ce filtrat. culture cellulaire gratuite filtrat montre également marqué des activités miracidicidal et cercaricidal que 2% de ce filtrat a tué la plupart de ces organismes dans les 15 minutes d’exposition. On en conclut que les sous-produits de l’algue bleu-vert Spirulina platensis a un effet létal contre adulte B. alexandrie escargots, réduits ou arrêté leur ponte, donc minimiser les populations d’escargots disponibles pour la transmission du parasite. Par conséquent, il peut être une source potentielle de composés efficaces pour le contrôle de Schistosoma mansoni .

La figure 9.

Section dans la glande hermaphrodite Biomphalaria alexandrina escargot commande (A), exposée à 0,07% (B) et 0,17% (C) des concentrations de Spirulina platensis filtrat de culture. G = spermatogonies, T = Spermatide, Z = Spermatozoïdes, I = Ovogonies, O = ovocyte V = vacules D = dégénérescence [84]

7. Autres applications et produits de microalgues

Les micro-algues ont trouvé des applications commerciales comme des sources naturelles de macromolécules précieuses, y compris les caroténoïdes, les acides gras polyinsaturés à longue chaîne et phycocolloïdes. Comme photoautotrophes, leurs besoins de croissance simples rendent attractifs pour les bioprocédés visant à produire des composés à haute valeur ajoutée qui sont en grande demande sur le marché pharmaceutique. La productivité et la composition biochimique des microalgues dépendent fortement du mode de culture, la composition du milieu, et le profil des éléments nutritifs. Par conséquent, de nombreux efforts visant à élucider les impacts pratiques des paramètres mentionnés ci-dessus ont été développés [56]. Ainsi, il y a un intérêt croissant dans le domaine de la recherche sur l’effet positif des algues sur la santé humaine et d’autres avantages.

7.1. Aliments

La première utilisation de microalgues par les humains remonte 2000 ans pour les Chinois, qui ont utiliséNostoc pour survivre pendant la famine. Les micro-algues pour la nutrition humaine sont actuellement commercialisées sous différentes formes telles que des comprimés, des capsules et des liquides. Ils peuvent également être incorporés dans les pâtes, les grignotines, les bars ou les gommes bonbons et boissons [85 -86]. En raison de leurs propriétés chimiques diverses, ils peuvent agir comme un supplément nutritionnel ou représenter une source de colorants alimentaires naturels. Les applications commerciales sont dominées par quatre souches: Arthrospira, Chlorella, Dunaliella salina et Aphanizomenon flos-aquae. Arthrospira est utilisé dans l’alimentation humaine en raison de sa teneur élevée en protéines et son excellente valeur nutritive [87 -88]). En outre, cette micro-algue présente divers effets secondaires possibles healthpromoting: la réduction de l’hyperlipidémie, l’hypertension, la suppression de la protection contre l’insuffisance rénale, la promotion de la croissance intestinale Lactobacillus. et la suppression du taux de glucose sérique [85 -86]. Une quantité importante de Arthrospira la production est réalisée en Chine et en Inde. Chlorella peut également être utilisé comme additif alimentaire en raison des actions gustatifs et aromatiques de réglage de son agent colorant [85]. D. salina est exploitée pour sa teneur en β-carotène qui peut atteindre 14% du poids sec [89]. Pour la consommation humaine, Cognis nutrition et la santé, le plus grand producteur mondial de cette souche, offres Dunaliella poudre comme ingrédient de compléments alimentaires et des aliments fonctionnels. La dernière grande application souche commerciale est A. flos-aquae. Selon de nombreux travaux de recherche, utilisés seuls ou en combinaison avec d’autres nutraceutiques et les produits alimentaires naturels, A. flos-aquae favorise une bonne santé globale [85, 90] .La consommation de Arthrospira (Spirulina) par le Kanembu a également été rapporté par Delisle et al. [91] dans une enquête sur la consommation alimentaire des ménages et la qualité nutritionnelle dans les zones Wadi du Tchad. Table (6) présente une comparaison des compositions générales des sources d’alimentation humaine avec celle des micro-algues différentes.

Composition générale (%) de la matière sèche de différentes sources d’alimentation humaine et les algues [92].

7.2. nourrir

Microalgues peut être incorporé dans l’alimentation pour une grande variété d’animaux allant de poissons (aquaculture) aux animaux de compagnie et animaux de la ferme. En effet, 30% du courant de la production d’algues dans le monde est vendu pour des applications d’aliments pour animaux [92], et plus de 50% de la production mondiale actuelle Arthrospira est utilisé comme complément alimentaire [85]. En 1999, la production de microalgues pour l’aquaculture a atteint 1000 t (62% pour les mollusques, 21% pour les crevettes, et 16% pour les poissons) pour une production mondiale de l’aquaculture mondiale de 43×10 6 t de plantes et d’animaux [93]. L’importance des algues dans ce domaine est pas surprenant car ils sont la source de nourriture naturelle de ces animaux. Les principales applications de micro-algues pour l’aquaculture sont associés à la nutrition, est utilisé frais (comme composant unique ou comme additif alimentaire pour les éléments nutritifs de base) pour colorer la chair des salmonidés, et pour induire d’autres activités biologiques. Les espèces les plus fréquemment utilisés sont Chlorella, Tetraselmis. Isochrysis. Pavlova. Phaeodactylum. Chaetoceros. Nannochloropsis, Skeletonema et Thalassiosira [85, 94]. De nombreuses évaluations nutritionnelles et toxicologiques ont prouvé la pertinence de la biomasse algale comme complément alimentaire [92]. Arthrospira est largement utilisé dans ce domaine et concerne de nombreux types d’animaux: chats, chiens, poissons d’aquarium, oiseaux d’ornement, des chevaux, des vaches et des taureaux de reproduction. Les algues affecte positivement la physiologie (en fournissant un grand profil de vitamines naturelles, minéraux et acides gras essentiels, l’amélioration de la réponse immunitaire et la fertilité, et un meilleur contrôle du poids) et leur aspect extérieur (en produisant une peau saine et un pelage lustré) des animaux. Dans les rations à base de volaille, les algues jusqu’à un niveau de 5 à 10% peut être utilisé sans danger comme remplacement partiel des protéines classiques. alimentation prolongée des algues à des concentrations plus élevées produit des effets indésirables. La couleur jaune de la peau des poulets de chair et de tiges, ainsi que du jaune d’oeuf est la caractéristique la plus importante qui peut être influencée par l’alimentation des algues [92].

7.3. fins agricoles

Les humains ont pratiqué l’agriculture depuis plus de 10.000 ans, mais seulement au cours des 50 dernières années afin que les agriculteurs deviennent fortement tributaires des engrais et des pesticides chimiques de synthèse. Elle contribue à de nombreuses formes de dégradation de l’environnement, y compris l’air et la pollution de l’eau, l’appauvrissement des sols et de la biodiversité diminue. les pesticides et les engrais chimiques synthétiques polluent le sol, l’eau et l’air, ce qui nuit à la fois l’environnement et la santé humaine. Le sol est érodé beaucoup plus rapide que peut être réapprovisionné-emportant avec elle la fertilité et de nutriments qui nourrissent les plantes et ceux qui les mangent de la terre. Les engrais chimiques peuvent progressivement augmenter l’acidité du sol jusqu’à ce qu’il commence à entraver la croissance des plantes. Chimiquement parcelles fertilisées présentent également une activité moins biologique dans le réseau alimentaire du sol (les organismes microscopiques qui composent l’écosystème du sol) que les parcelles fertilisées organiquement avec du fumier ou d’autres sources biologiques de la fertilité [95]. La meilleure façon, cependant, est d’utiliser autant que possible des produits microbiens, bio-engrais fonctionnels et les bio-contrôleurs et de réduire la quantité de l’utilisation d’engrais chimiques ou de pesticides. cyanobactérie hétérocystées et plusieurs cyanobactérie nonheterocystous sont connus pour leur capacité à fixer l’azote atmosphérique. La fertilité de nombreux sols sur le terrain de riz tropical a été principalement attribuable à l’activité de cyanobactéries fixatrices d’azote. Une estimation a montré que plus de 18 kg N ha -1 an -1 ont été ajoutés aux sols par les cyanobactéries. Ensemencement des cyanobactéries pour augmenter la fertilité des sols a été tentée avec succès. Récemment, cyanobactérie fixatrice d’azote ont été signalés à dominer les croûtes du désert dans le monde entier. On pense à contribuer de manière significative à la fertilité des sols désertiques et peut éventuellement faciliter la végétation des déserts [96]. Les algues comme biofertilisants sont une alternative prometteuse pour éviter la pollution des sols causée par les produits agrochimiques. En outre, ils récupèrent la teneur en éléments nutritifs dans le sol comme ils sécrètent des exo-polysaccharides qui améliorent la structure du sol et de bio-actives des substances qui améliorent la croissance des plantes. Les algues sont connus pour être l’une des sources les plus prometteuses comme agents de lutte biologique de tous les résidus, ce qui a pour effet positif sur la santé humaine [97]. Les micro-organismes jouent un rôle important dans diverses transformations chimiques des sols et, par conséquent, une influence sur la disponibilité des éléments nutritifs majeurs tels que l’azote, le phosphore, le potassium et le soufre pour les plantes. Cyanobactéries et les bactéries de phosphate solubilisation ont été utilisés comme biofertilisants pour augmenter la production des cultures [98] .La capacité de cyanobactérie à mobiliser des formes insolubles de phosphates inorganiques est évident à partir de la constatation de kleiner et Harper [99] qui ont signalé des phosphates plus extractibles dans les sols avec couvercle cyanobactérie que dans les sols à proximité sans couverture. Cyanobactéries peut fixer environ 25 kg N / ha / saison. Outre la fixation d’azote, l’inoculation de cyanobactéries est également signalé à réduire considérablement le total des sulfures et la teneur en fer ferreux du sol. Les algues bleu-vert constituent un groupe important de micro-organisme capable de fixer l’azote. La plupart des espèces possèdent fixation de l’azote capacité de l’ordre Nostocales et Stigonematales. Plus de 100 espèces d’algues bleu-vert sont connus pour fixer l’azote atmosphérique. Ceux-ci ont été trouvés pour être très efficace sur le riz et les plantations de bananes. En condition de champ, l’augmentation globale du rendement de gramme de riz est élevé à environ 586 kg / ha. Dans le cas des cultures autres que le riz, algalization a augmenté de près de 34 pour cent de rendement. L’Inde est l’un des pays où les conditions agro-chimiques semblent être favorables où la technologie des algues bleu-vert a été mis en avant. Dans certaines parties du pays, la production d’inoculants BGA a été commercialisé. La production d’inoculum dans des conditions contrôlées artificiellement est bien définie, mais relativement coûteux. Sur la culture du sol en plein air d’autre part est plus simple, moins coûteux et facilement adaptable par les agriculteurs. Champ production à grande échelle d’algues biofertilisant est également possible. 20-25 kg d’algues sèches peuvent être obtenus sur 40 m terrain. L’adoption de cette méthode, 15 t / ha de BGA humide peut être obtenu par les agriculteurs. Les agriculteurs peuvent également produire des algues pour Countryard de la maison [96]. extraits d’algues bleu-vert comprennent un grand nombre de composés bioactifs qui influent sur la croissance des plantes et le développement. Ils contiennent principalement des régulateurs de croissance phyto comme gibbérellines, auxine, cytokinine, l’éthylène et de l’acide abscissique [100]. Ce groupe de micro-organismes ont été signalés au profit des plantes en produisant favorisant la croissance des régulateurs ressemblent gibbérelline et auxine, des vitamines, des acides aminés, des polypeptides, des substances antibactériennes et antifongiques qui exercent phytopathogène biocontrôle et les polymères en particulier exopolysaccharides qui ont été signalés pour améliorer la croissance et la productivité des plantes comme Daucus carota [101], Santalum album [102], Oryzae sativa [103], Lilium alexandrae hort [104] et Beta vulgaris L. [100]. Non-azote fixation cyanobactérie peut enrichir phosphore et en potassium dans les sols, pose rôle majeur indirect dans la promotion de la croissance des plantes [105]. Cyanobactéries améliorer également l’activité biologique du sol en termes d’augmentation du total des bactéries, le nombre total de cyanobactéries, CO2 activités évolution, déshydrogénase et nitrogénase. De nombreuses recherches ont suggéré que jusqu’à 50% de la dose recommandée des engrais minéraux azotés pourraient être sauvées en utilisant certaines espèces de fixation d’azote cyanobactérie. Les résultats obtenus ont souligné les perspectives et les potentiels de l’utilisation de biofertilisants de cyanobactéries comme des ressources d’azote naturelles renouvelables pour de nombreuses cultures. Ils sont pas polluants, peu coûteux, d’utiliser les ressources renouvelables (nutriments inorganiques et atmosphériques de CO2 ) En plus de leur capacité à utiliser l’énergie libre disponible solaire, l’azote atmosphérique et de l’eau [106 -108].

7.4. Atténuation de CO2. Pourquoi les algues pour le CO2 séquestration?

De nombreuses options qui ont été proposées et qui sont en cours d’utilisation pour la capture de CO2 peut être considérée comme économiquement, socialement et écologiquement à courte vue. Une approche commune prend des mesures pour compenser les effets immédiats, souvent par simple déplacement des émissions. L’injection de gaz de combustion dans les puits océaniques ou géologiques sont des exemples de ces solutions «de bout de chaîne » [109]. la culture des algues peuvent produire une large gamme de produits finaux utiles, en dehors des biocarburants. La séquestration du CO2 en biomasse d’algues peuvent devenir rentable aussi par la production de produits à haute valeur ajoutée tels que des pigments et des lipides de haute qualité, qui sont extractibles à partir de plusieurs espèces d’algues. Brennan et Owende [110] mentionnent également des produits de haute valeur tels que les suppléments d’aliments pour animaux étant extractible à partir des espèces de microalgues Chlorella. Scenedesmus et spiruline. Le besoin urgent d’une réduction nette de fond en CO2 les émissions dans l’atmosphère peuvent être adressées via CO biologique2 atténuation, couplée à la transition vers des utilisations plus étendues de biocarburants, des sources d’énergie nucléaires et renouvelables. Les microalgues ont attiré beaucoup d’attention pour le CO2 la fixation et la production de biocarburants, car ils peuvent convertir CO2 (et de nutriments supplémentaires) dans la biomasse par la photosynthèse au niveau des taux beaucoup plus élevés que les cultures conventionnelles de biocarburants pouvez. Cette biomasse peut alors être transformé en méthane ou de l’hydrogène, en utilisant des procédés médiés par des bactéries anaérobies; un procédé intégré pour la production hydrothermique de méthane via microalgues a été discuté récemment [111 -112]. D’un intérêt particulier est la production d’huiles de microalgues en raison de la facilité de leur synthèse (l’absence d’une source d’azote suffit généralement pour déclencher cette forme de métabolisme secondaire). extraction des lipides et re-estérification sont réalisées avec des alcools à chaîne courte et d’autres sous-produits du métabolisme secondaire (par exemple poly-insaturés acides gras, bcarotenes ou polymères [111]. Lors de l’extraction, de telles huiles peut être hydrolyse puis ré-estérifiés avec méthyl- ou fragments d’alcool éthylique pour obtenir du biodiesel. CO microalgue médiation2 la fixation et la production de biocarburants peuvent être rendus plus durable en couplant la production de biomasse de microalgues avec des infrastructures de traitement de la production d’électricité et des eaux usées existantes (figure 10). Les microalgues peuvent utiliser l’eau de faible qualité, telles que le ruissellement agricole ou les eaux usées municipales, industrielles ou agricoles, comme une source d’eau pour le milieu de croissance, ainsi qu’une source d’azote, de phosphore et d’éléments nutritifs mineurs [113].

7.5. traitements des eaux usées

l’azote et le phosphore des eaux usées en tant que systèmes de nutriments de microalgues d’aquaculture impliquant la production de microalgues et de traitement des eaux usées (par exemple des acides aminés, enzymes, ou des industries alimentaires) eaux usées semble être très prometteur pour la croissance des microalgues combinée avec le nettoyage biologique. Cela permet à la nutrition des microalgues en utilisant des composés organiques (azote et phosphore) disponibles dans certains fabricants eaux usées, ne contenant pas de métaux lourds et de radioisotopes. En outre, les microalgues peuvent atténuer les effets des effluents d’eaux usées et de sources industrielles de déchets azotés tels que ceux provenant de traitement de l’eau ou de la pisciculture et en même temps contribuer à la biodiversité. En outre, l’élimination de l’azote et le carbone de l’eau, les microalgues peuvent aider à réduire l’eutrophisation dans le milieu aquatique. Aslan et Capdan [114] utilisé C. vulgaris de l’azote et du phosphore des eaux usées avec élimination d’un rendement moyen d’élimination de 72% pour l’azote et de 28% pour le phosphore (de 3 à 8 mg / L de NH4 + et 1,5-3,5 mg / L PO4 _3). D’autres cultures de microalgues largement utilisés pour l’élimination des nutriments sont Chlorella [115], et spiruline espèces [116]. capacités d’élimination des éléments nutritifs de Nannochloris [117]), Botryococcus brauinii [118] et cyanobactérie bohneri de Phormidium ont également été étudiés [119 -120]. L’environnement de production d’applications de biodiesel et d’autres bio-produits à partir de microalgues peut être plus respectueux de l’environnement durable, rentable et rentable, si elle est combinée avec des processus tels que les traitements des eaux usées et de gaz de combustion. En fait diverses études ont démontré l’utilisation de microalgues pour la production de produits de valeur associés à des applications environnementales [113, 121].

7.6. La production de biocarburants

Les microalgues peuvent potentiellement être utilisé pour la production de biocarburants d’une manière économiquement efficace et écologiquement durable. La production de ces biocarburants peut être couplé avec le CO de gaz combustible2 l’atténuation, le traitement des eaux usées et la production de produits chimiques à haute valeur ajoutée. L’efficacité est faible, mais il y a beaucoup de place à l’amélioration. L’utilisation de microalgues est considéré comme, au moins, une solution partielle au changement climatique et le problème de l’énergie [122]. Beaucoup de microalgues sont extrêmement riches en huile qui peut être converti en biodiesel en utilisant la technologie existante. Plus de 50% de leur biomasse sous forme de lipides, parfois même jusqu’à 80%, et les niveaux d’huile de 20-50% sont tout à fait commun [123].

La figure 10.

Intégration des bioréacteurs microalgues dans les infrastructures d’eaux usées et de production d’énergie existantes. L’ensemble du processus utilise microalgues pour capturer les déchets produits industriellement CO2 en photobioréacteurs, couplé avec le traitement des nutriments dans les eaux usées. CO2 est convertie en biomasse d’algues par photosynthèse, en présence de lumière. Après le traitement (biologique, physique ou thermochimique), la biomasse produite peut être utilisée pour la production de biodiesel, de méthane ou d’autres combustibles et des co-produits (par exemple les aliments et les polymères animaux)

la production de Lipides et l’extraction de biodiesel à partir d’algues dépendent des espèces d’algues et l’extraction de solvant [124] .Il est une occasion unique à la fois traiter les eaux usées et de fournir des éléments nutritifs pour les algues en utilisant des flux d’effluents riches en nutriments. En cultivant des microalgues, qui consomment des nutriments polluants dans les eaux usées municipales, et abstraire et de traitement de cette ressource, les objectifs de production de carburant durable et le traitement des eaux usées peuvent être combinées [174, 125] .Les efforts couvrent plus de nombreux domaines de « algues aux combustibles » technologies, y compris le développement du système de production, la récolte des algues, le développement de souches d’algues et de la modification génétique, les produits d’algues développement, etc. dépistage et modification génétique des souches d’algues vont jouer un rôle plus important. Le génie génétique a le potentiel d’améliorer le rendement global de rendement de la biomasse et des lipides des algues. Découverte de nouvelles souches et les souches génétiquement modifiées capables de sécréter des hydrocarbures aux espaces extracellulaires ouvrira de nouvelles opportunités; Cependant, les défis avec la récupération des liquides ou volatils sécrétés restent. Il est nécessaire de développer le dépistage et l’analyse des méthodes à haut débit. la récolte actuelle et la déshydratation sont encore trop d’énergie. De nouvelles techniques et stratégies doivent être conçues pour réduire les coûts. conversions directes telles que la transestérification in situ et hydrothermique liquéfaction offrent la possibilité de traiter les algues humides. Fractionnement de la biomasse algale, avant ou après extraction de l’huile, mérite un examen plus approfondi, car il peut jouer un rôle important pour compenser les coûts. De nouvelles techniques de perturber les structures cellulaires d’algues pour améliorer l’efficacité de l’extraction de pétrole sont nécessaires [126].

7.7. Les métaux lourds et phycoremediation

Les métaux sont directement ou indirectement impliqués dans toutes les phases de la croissance microbienne. De nombreux métaux tels que le sodium, le potassium, le fer, le cuivre, le magnésium, le calcium, le manganèse, le zinc, le nickel et le cobalt sont essentiels pour les fonctions biologiques, tandis que d’autres tels que l’aluminium, le cadmium, l’argent, l’or, le mercure et le plomb ne sont pas connus pour avoir besoin fonctions biologiques. Tous ces éléments peuvent interagir avec les cellules microbiennes et être accumulées à la suite de différents mécanismes [127]. Certains de ces mécanismes ont une importance biotechnologique et peut être appliquée pour la bioremédiation des métaux des effluents industriels. La capacité de certaines espèces microbiennes pour adsorber certains métaux lourds sur leur surface [128 -129] ou de les accumuler dans leur structure est une voie principale pour l’élimination des métaux lourds de l’environnement contaminé [130 -132]. Un autre mode pour la détoxification des métaux lourds par les micro-organismes est la chélation de ces métaux à l’intérieur ou à l’extérieur de leurs cellules après les avoir convertis en d’autres formes pour réduire leur toxicité. En 2007, Lefebvre et al. [133] travailler avec certaines souches de cyanobactéries (Limnothrix planctonica. Synechococcus leopoldiensis et Phormidium limnetica ) Ont démontré leur capacité à convertir Hg 2+ en mercure élémentaire Hg ° et méta-cinabre (β-HgS) sous pH contrôlé et des conditions aérées. La transformation du mercure en β-HgS a été attribuée à l’interaction avec la protéine de liaison du métal sulfhydryle comme une étape intermédiaire dans la synthèse du sulfure de métal. En outre, certains des algues d’eau douce Limnothrix planctonica et Selenastrum minutum ont été enregistrées pour leur capacité de bio-transformation de Hg 2+ en une forme ayant les propriétés analytiques de la β-HgS, dans des conditions aérobies, en raison de la présence de certaines protéines et non protéiques chélateurs thiol [134]. En outre, Lengke et al. [135] ont étudié la bioaccumulation de l’or par cyanobactérie Plectonema boryanum de l’or (III) des solutions -chloride. Ils ont confirmé que le mécanisme de réduction d’or (III) en or métallique par cet organisme entraîne la formation d’un intermédiaire d’or (I) -sulfide en raison d’un processus de chélation par des thiols. Recntly Essa et Mostafa [136] ont étudié l’effeicincy de trois isolats de cyanobactéries (Spirulina platensis. Nostoc muscorum. et Anabaena oryzae ) Individuellement ou sous forme d’une culture mixte pour précipiter des métaux lourds (Hg 2+. Cd 2+. Cu 2+ et Pb 2+) hors de leurs solutions grâce à l’utilisation du biogaz produit au cours de la culture aérobie de leur croissance dans un bioréacteur discontinu. capacités variables de bioprecipitation de métal ont été enregistrés par les trois isolats d’algues. Des études FT-IR a montré l’existence de groupes -OH dans le précipité de métal produit par l’algue isole alors que les groupes NH ont été identifiés uniquement dans le métal précipités produits par N. muscorum. et A. oryzae. Cette étude a mis en évidence une nouvelle approche pour les métaux lourds bioremédiation par la transformation de ces métaux dans des complexes d’azote et / ou complexes d’hydroxyde via l’utilisation du biogaz de culture produits par certaines espèces de cyanobactéries.

8. La production microalgues

Chlorella sont au-delà de 38 milliards $ US [85]. La substance la plus importante dans Chlorella est la ß-1,3-glucane, qui est un immunostimulant actif, un piégeur de radicaux libres et un réducteur de lipides dans le sang (9, Ryll et al., Abstr. Europ. Atelier microalgues Biotechnol. Allemagne, p. 56, 2003). Cependant, divers autres effets bénéfiques pour la santé ont été clarifiées (efficacité sur les ulcères gastriques, les blessures, et la constipation; action préventive contre l’athérosclérose et l’hypercholestérolémie, et une action antitumorale) [85, 122, 138].

La figure 11.

Earthrise Farms Arthrospira usine de production (Calipatria, CA, USA)

La figure 12.

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