Introduction

PBA
Effet de la lumière bleue sur la composition biochimique et
la réponse photosynthétique d’Isochrysis affinis galbana
J. Marchetti*1, T. Jauffrais1, G. Bougaran 1, S. Lefèbvre2, B. Saint-Jean 1, E. Lukomska1, R. Robert 3, J.P. Cadoret 1
Laboratoire Physiologie et Biotechnologies des Algues, IFREMER, Rue de l’île d’Yeu BP 21105 44311 Nantes cedex 3, France
2
Laboratoire d’Océanographie et Géosciences, UMR CNRS 8187, Station Marine de Wimereux, 28 avenue Foch, 62930 Wimereux, France
3
Laboratoire Physiologie des Invertébrés, UMR100, IFREMER, Station d’Argenton, Presqu’île du vivier 29840 Argenton en Landunvez, France
1
Introduction
La plasticité métabolique des microalgues constitue un enjeu majeur pour leur valorisation dans divers domaines d’application et notamment en aquaculture.
De nombreuses études ont, en effet, montré que la qualité biochimique des microalgues peut sensiblement influencer les performances des élevages de
mollusques marins. Isochrysis affinis galbana, microalgue aquacole cultivée dans la plupart des écloseries françaises, a déjà vu sa croissance et sa
composition biochimique modifiées par différents facteurs environnementaux (température, pH, nutriments…) et notamment par la lumière. Cependant,
l’influence de la qualité de la lumière demeure inexplorée pour cette espèce. Pourtant, il a été démontré que la modification du spectre lumineux pouvait
influer sur la croissance, la composition en stérols, l’activité photosynthétique ou encore le contenu pigmentaire de différentes espèces de diatomées.
Nous nous proposons donc dans cette étude d’évaluer les modifications biochimiques et métaboliques engendrées par un spectre lumineux
monochromatique bleu.
Figure 1 – Cellule
d’Isochrysis affinis
galbana (x100)
Matériels et méthodes
1 – Procédure expérimentale
Dans cette étude, des cultures en continu ont été
réalisées en photobioréacteurs de 3,5 L soumis à 330
µmol de photons. m-2.s-1 d’une lumière blanche ou bleue
(Figure 2). Pour chaque conditions de lumière, deux taux
de dilution différents ont été testés : 0,7 et 0,2 j-1.
2 – Cultures et suivis
Après acclimatation lumineuse (110 µmol.m-2.s-1), les
cellules de T-iso CCAP 927/14 (Figure1) sont inoculées
en eau de mer enrichie en milieu de Conway (3mL/L).
Pour chaque condition expérimentale, le pH est régulé à
7,2 ± 0,1, par injections automatiques de CO2, et la
température à 26 ± 1 °C. Chaque jour, le taux de dilution
(D) des cultures est vérifié, et la concentration cellulaire
(X) évaluée par spectrophotomètrie (680 et 800 nm) et
par comptages en analyse d’images. L’état d’équilibre
est ainsi déterminé lorsque la croissance est stable
pendant au moins 3 jours.
3 – Mesures et analyses
A l’état d ’équilibre, la productivité (P) est calculée selon l’équation:
P= X.D
La composition biochimique de T-iso est ensuite déterminée :
 pour les glucides, selon la méthode de Dubois et al. (1956).
 pour les lipides, par pesée, après extraction selon Folch et al.,
1957.
 et pour les protéines selon un protocole adapté de la méthode de
Barbarino et Lourenço (2005).
Figure 2 – Dispositif expérimental pour l’évaluation de
l’influence de la lumière bleue sur la composition
biochimique de T-iso
La chlorophylle a est également quantifiée, grâce à la méthode de
Lorenzen ( 1967), et les quotas cellulaires de carbone (C) et d’azote
(N) grâce à un analyseur CHN (Thermo scientific EAGER 300).
L’activité photosynthétique est évaluée à l’aide d’une électrode de
Clark (Hansatec DW3 oxylab) par mesure de la production
d’oxygène pour des intensités lumineuses comprises entre 0 à 500
µmol.m-2.s-1. puis modélisées comme une fonction de l’intensité
lumineuse par un modèle d’Haldane .
Résultats
D’après les résultats obtenus, il apparaît clairement que la qualité spectrale de la lumière
ne modifie pas la productivité de T-iso (Figure 3) mais peut influer sur son métabolisme. En
effet, le contenu en chlorophylle a (Figure 4) et en glucides (Figure 5) sont significativement
(α=5%) plus faibles en lumière bleue qu’en lumière blanche tandis que son activité
photosynthétique est plus élevée (Figure 6; α=5% ). En revanche, le contenu en lipides et le
Figure 3 – Productivité de T-iso selon le taux
de dilution et le type de lumière
Figure 4 – Quantité de chlorophylle a selon le
taux de dilution et le type de lumière
quota cellulaire en azote restent inchangés quelque soit la qualité de lumière appliquée.
Par ailleurs, le taux de dilution, influence aussi bien la productivité de T-iso,
significativement plus élevée (α=5%) à fort taux de dilution, que son métabolisme. Ainsi, de
forts taux de dilution entraînent une augmentation significative (α=5%) du quota cellulaire en
azote et de l’activité photosynthétique (Figure 5 et 6) mais aussi une diminution de la
quantité de glucides (Figure 4). En revanche, le contenu en lipides ne montre aucune
variation significative avec le taux de dilution.
Il est important de noter que des modifications ont également été engendrées pour une
Figure 5 – Composition biochimique de T-iso
selon le taux de dilution et le type de lumière
Figure 6 – Quotas cellulaires en Carbone (QC)
et en azote (QN) de T-iso selon le taux de
dilution et le type de lumière
combinaison donnée de taux de dilution et de type de lumière. Ainsi, le contenu en
protéines est significativement plus élevé et le quota de carbone plus faible en lumière bleue
mais uniquement pour des forts taux de dilution. De la même manière, le contenu en
chlorophylle a ne diminue avec le taux de dilution que pour un spectre lumineux blanc.
Conclusion
En conclusion, cette étude a montré que des modifications sensibles du métabolisme
et de la composition biochimique de T-iso peuvent être induites par l’utilisation d’une
source de lumière de spectre bleu, et amplifiées selon le taux de dilution choisi.
L’orientation métabolique des microalgues offre ainsi une alternative aux régimes par
Figure 7 – Activité photosynthétique de T-iso en fonction de l’intensité lumineuse reçue par les
cellules pour les 4 conditions de culture : les données expérimentales (points) et les barres
d’erreurs correspondent aux valeurs moyennes et aux écart-types des trois réplicats; les lignes
pleines représentent l’application d’un modèle d’Haldane pour chacune des conditions.
* E-mail: [email protected]
substitution d’espèces, utilisés classiquement dans les études sur la nutrition des
mollusques bivalves.
2010 - Colloque algues : filières du futur-