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Botryococcus braunii

Botryococcus braunii
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Botryococcus braunii vu au microscope
Classification AlgaeBase
Empire Eukaryota
Règne Plantae
Embranchement Chlorophyta
Classe Trebouxiophyceae
Ordre Trebouxiales
Famille Botryococcaceae
Genre Botryococcus

Espèce

Botryococcus braunii
Kützing, 1849

Botryococcus braunii est une espèce d'algues vertes microphytes planctoniques de l'ordre des Chlorococcales selon ITIS ()[1] et World Register of Marine Species ()[2], ou des Trebouxiales selon AlgaeBase ()[3]. C'est une algue d’eau douce.

Il existe trois races connues qui se distinguent par la nature de leurs produits métaboliques; la race A, la race B et la race L[4]. La race A accumule des alkadienes de type C23-C33 et des alkatriènes dérivés de longues chaînes d'acides gras[5],[6]. Les races B et L produisent des triterpenoides (des hydrocarbures de type C30-C37 nommés botryoccocènes et des squalènes méthylés)[6].

Applications biotechnologiques

Biocarburants

Cette algue a été étudiée pour de potentielles applications biotechnologiques. Les colonies de B. braunii forment un biofilm avec une matrice extracellulaire lipidique. Les hydrocarbures et polysaccharides produits par cette espèce sont en partie accumulés dans cette matrice extra-cellulaire. Cette caractéristique est unique à cette espèce et la rend particulièrement intéressante pour des applications biotechnologiques basées sur la production d'hydrocarbures renouvelables. C'est la race B qui est la plus efficace en termes de ratio du poids sec en hydrocarbures[7] qui se trouvent essentiellement sous forme de triterpènes. Les hydrocarbures produits peuvent atteindre jusqu'à 86% de leur poids sec[6]. Au contraire, la race A est plus productrice en polysaccharides[8]. Les hydrocarbures de la race B présentent un intérêt pour la production de biocarburants. En effet, ils ne nécessitent pas de transformations comme la transestérification typiquement impliquée dans la conversion de TAG en carburant utilisable. Les botryoccocènes peuvent directement être soumis à un hydrocraquage[9] afin de produire de l'octane, du diesel ou du kérosène.

Après le séquençage de son génome en 2009-2010[10], B. braunii fait l'objet de brevets[11] après modification génétique comme la variété Showa, développée par UC Berkeley. Les modifications portent sur une meilleure biosynthèse des hydrocarbures de type botryoccocènes[11].

Bioplastiques

Le projet européen SPLASH (Sustainable Polymers from Algal Sugars and Hydrocarbons) a tenté de développer des procédés pour la production et la récolte d'exopolymères de B. braunii[12]. Ces hydrocarbures et polysaccharides seraient transformés par la suite en polyoléfines et polyesters comme une source renouvelable de bioplastiques[12]. Le projet portait sur 4 grands axes[12] ;

- La compréhension de la formation de produits chez deux souches de B. braunii en termes d'hydrocarbures et polysaccharides respectivement, basée sur une analyse génétique en profondeur.

- Le développement de procédures pour la production, extraction in situ et isolation d'hydrocarbures et polysaccharides à partir des souches B. braunii sélectionnées pour un développement de produit.

- Étude de la conversion des hydrocarbures et polysaccharides en produits.

- Démonstration du processus à une échelle pilote, étude de durabilité et analyse de marché des potentiels biopolymères issus de microalgues.

Extractions des exopolymères

Il existe actuellement trois méthodes différentes pour l'extraction des exopolymères (type hydrocarbure ou polysaccharide) contenus dans la matrice extracellulaire des colonies. D'abord, les méthodes d'extraction physique par centrifugations successives et filtrations sur membrane[13]. Un ajustement du pH à 11 permet une floculation des microalgues[13]. Une autre méthode consiste à extraire les hydrocarbures avec un solvant. L'hexane est typiquement utilisé car il permet une extraction de 70% des hydrocarbures en 30 minutes d'application[4]. De plus, il est biocompatible avec les cellules de B. braunii ce qui présente l'avantage de pouvoir conserver les cultures sur plusieurs rendements[4]. La méthode la plus récente pour la production d'hydrocarbure est celle d'électro-extraction[14] développée par l'université Kumamoto au Japon. De courtes pulsations électriques (de l'ordre de la nanoseconde) permettent de détacher les constituants de la matrice extracellulaire sans réduire la viabilité des cellules. Cette méthode permet aussi l'extraction des polysaccharides[14] qu'il convient de purifier selon le produit final voulu.

Notes et références

  1. ↑ Integrated Taxonomic Information System (ITIS), www.itis.gov, CC0 https://doi.org/10.5066/F7KH0KBK, consulté le .
  2. ↑ World Register of Marine Species, consulté le .
  3. ↑ Guiry, M.D. & Guiry, G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. https://www.algaebase.org, consulté le .
  4. ↑ a b et c J. Frenz, C. Largeau, E. Casadevall et F. Kollerup, « Hydrocarbon recovery and biocompatibility of solvents for extraction from cultures ofBotryococcus braunii », Biotechnology and Bioengineering, vol. 34, no 6,‎ , p. 755–762 (ISSN 0006-3592 et 1097-0290, DOI 10.1002/bit.260340605, lire en ligne, consulté le )
  5. ↑ Mario Tredici, « Edited by ZVI COHEN (Editor). Chemicals from Microalgae. Taylor & Francis, London, 1999, 419 pp. », European Journal of Phycology, vol. 35, no 3,‎ , p. 305–305 (ISSN 0967-0262, DOI 10.1017/s0967026200002791, lire en ligne, consulté le )
  6. ↑ a b et c P. Metzger et C. Largeau, « Botryococcus braunii: a rich source for hydrocarbons and related ether lipids », Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 66, no 5,‎ , p. 486–496 (ISSN 0175-7598 et 1432-0614, DOI 10.1007/s00253-004-1779-z, lire en ligne, consulté le )
  7. ↑ A.C. Brown, B.A. Knights et Elsie Conway, « Hydrocarbon content and its relationship to physiological state in the green alga Botryococcus braunii », Phytochemistry, vol. 8, no 3,‎ , p. 543–547 (ISSN 0031-9422, DOI 10.1016/s0031-9422(00)85397-2, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ « Final Report Summary - SPLASH (Sustainable PoLymers from Algae Sugars and Hydrocarbons) | Report Summary | SPLASH | FP7 | CORDIS | European Commission », CORDIS | European Commission,‎ (lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ L. W. Hillen, G. Pollard, L. V. Wake et N. White, « Hydrocracking of the oils ofBotryococcus braunii to transport fuels », Biotechnology and Bioengineering, vol. 24, no 1,‎ , p. 193–205 (ISSN 0006-3592 et 1097-0290, DOI 10.1002/bit.260240116, lire en ligne, consulté le )
  10. ↑ « Figure 1: Staining of ROS positive colonies of Botryococcus braunii. » (consulté le )
  11. ↑ a et b Botryococcus braunii var. Showa, (lire en ligne)
  12. ↑ a b et c (en-US) « Home - SPLASH - Sustainable PoLymers from Algae Sugars and Hydrocarbons », SPLASH - Sustainable PoLymers from Algae Sugars and Hydrocarbons,‎ (lire en ligne, consulté le )
  13. ↑ a et b Rafael García-Cubero, Weiliang Wang, Judit Martín et Elisabeth Bermejo, « Milking exopolysaccharides from Botryococcus braunii CCALA778 by membrane filtration », Algal Research, vol. 34,‎ , p. 175–181 (ISSN 2211-9264, DOI 10.1016/j.algal.2018.07.018, lire en ligne, consulté le )
  14. ↑ a et b Alexis Guionet, Bahareh Hosseini, Justin Teissié et Hidenori Akiyama, « A new mechanism for efficient hydrocarbon electro-extraction from Botryococcus braunii », Biotechnology for Biofuels, vol. 10, no 1,‎ (ISSN 1754-6834, DOI 10.1186/s13068-017-0724-1, lire en ligne, consulté le )

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