Etude comparée de l'élaboration biocontrôlée de colloïdes d'or par diverses espèces de micro-algues dulcaquicoles

Comparative study of biocontrolled elaboration of gold colloïds by several species of freshwater microalgae

• Auteur / Autrice : Si Amar Dahoumane
• Direction : Fernand Fiévet, Roberta Brayner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioréacteurs

Microalgues

Nanoparticules

Biosynthèse

Or

Colloïdes

Résumé

Ce travail de thèse a pour objet l'utilisation de plusieurs espèces de micro-algues dulçaquicoles et photosynthétiques, appartenant à diverses divisions algales, comme bioréacteurs pour l'élaboration à partir des sels auriques de colloïdes d'or constitués de nanoparticules de forme et de taille contrôlées. Le rendement et la cinétique de cette biosynthèse et les caractéristiques de ces colloïdes sont fonction de la concentration en ions Au3+ introduite dans les cultures algales, de l'espèce et du milieu de culture pour une espèce donnée. Les espèces eucaryotes semblent être plus résistantes à la toxicité de ces cations, comparées aux micro-algues procaryotes. Ces espèces qui demeurent vivantes après leur premier contact avec les ions auriques peuvent être utilisées dans de nouveaux cycles de synthèse de nanoparticules d'or, ouvrant de ce fait la voie à la mise au point de bioréacteurs permanents. En outre, ces micro-algues peuvent acquérir une certaine résistance aux effets toxiques des cations Au³⁺ et traiter ces ions en plus grande quantité si elles sont mises en contact régulièrement avec des doses non létales de ces ions. Le processus de formation des nanoparticules d'or comprend plusieurs étapes. Après leur diffusion du milieu de culture vers l'intérieur des cellules, les ions Au³⁺ sont réduits en or métallique au niveau des thylakoïdes. Cette réduction est l'œuvre du co-facteur enzymatique, NAD(P)H, en présence des enzymes respiratoires, à savoir la nitrogénase et hydrogénase. Par la suite, ces nanoparticules diffusent jusqu'à leur arrivée au niveau de la paroi cellulaire où elles sont enrobées dans une matrice à base d'exopolysaccharides et relarguées dans le milieu de culture aboutissant ainsi à l'obtention de colloïdes stables.

The aim of this work is to use several species of freshwater and photosynthetic microalgae, belonging to different algal divisions, as bioreactors for the biosynthesis of gold colloids. The size and the shape are controlled by the auric salt concentration and microalgae genera. The yield and kinetics of this biosynthesis and the quality of these colloids depend on the Au³⁺ ion concentration, species and culture medium for a given species. Eukaryotic species seem to be more resistant to the toxicity of these cations, compared with prokaryotic microalgae. These species which remain alive after their first contact with the auric ions can be used in new rounds of gold nanoparticles synthesis, thereby opening the way for the set-up of permanent bioreactors. In addition, these micro-algae can develop some résistance to the toxic effects of auric cations and can handle larger amounts of these ions if they were gradually brought into contact with non-lethal doses of these ions. The process of gold nanoparticles formation involves several steps. After their diffusion from the culture medium to the interior of cells, Au³⁺ ions are reduced into metallic gold in the thylakoid membranes. This reduction is due to the enzyme co-factor, NAD(P)H in the presence of respiratory enzymes, ie nitrogenase and hydrogenase. Subsequently, these nanoparticles diffuse until their arrival at the cell wall where they are capped within a matrix based on exopolysaccharides and released into the culture medium, thus resulting in the production of stable colloids.