Caractérisation de la microalgue rouge Porphyridium marinum sous différentes conditions de culture et valorisation de ces métabolites

Characterization of the red microalga Porphyridium marinum under different growing conditions and valorisation of its metabolites

• Auteur / Autrice : Nesrine Gargouch
• Direction : Céline Laroche, Imen Fendri-Abdelkafi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 14/12/2018
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020) en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Hafedh Mejdoub
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Michaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed Rebai, Nathalie Casse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microalgues

Mots clés libres

P. marinum

Autotrophie

Mixotrophie

Exopolysaccharides

Lipides

B-phycoérythrine

Activités antioxydantes

Activités biologiques

P. marinum

Autotrophy

Mixotrophy

Exopolysaccharides

Lipids

B-phycoerythrin

Antioxidant activities

Biological activities

Résumé

La présente étude s’attache à étudier l’effet d’une source de carbone organique sélectionnée sur la croissance et la production de métabolites de la microalgue rouge Porphyridium marinum. Cette dernière s’est montrée incapable de se multiplier en hétérotrophie, en absence totale de lumière. Cependant, en condition mixotrophique la production de biomasse, lipides et de phycobiliprotéines par P. marinum a été améliorée en comparaison avec la condition autotrophique. Les teneurs en exopolysaccharides ont été presque similaires dans les deux conditions. Dans le but de valoriser ces métabolites, l’effet antioxydant, antibactérien, antibiofilm et anticancéreux ont été testés. L’exopolysaccharide de P. marinum ainsi que ses dérivés de faible poids moléculaire (EPS-2P et EPS-5P) ont tous présenté des activités antibactériennes et antibiofilm à différentes concentrations. Cependant l’EPS-2P et l’EPS-5P ont été jugés plus efficaces pour l’activité anticancéreuse contre les cellules de cancer de sein. D’autre part, la production du pigment majoritaire des microalgues rouges, la B-phycoerythrine (B-PE), a été optimisée moyennant des plans d’expériences adaptés. Une teneur de 40 mg/g MS a été obtenue en faisant varier la concentration en NaNO3, K2HPO4 et solution métallique ainsi que l’intensité lumineuse. Après purification, la molécule optimisée a montré une activité antioxydante en termes de piégeage des radicaux libres DPPH, chélation et réduction des ions de fer et inhibition de la décoloration du β-carotène. Nos données suggèrent alors que les métabolites produits par la microalgue rouge P. marinum peuvent être potentiellement utilisé dans plusieurs applications à savoir cosmétiques et pharmaceutiques.

The present study investigates the effect of a selected organic carbon source on the growth and production of metabolites of the red microalga Porphyridium marinum. The latter has been unable to multiply in heterotrophy, in total absence of light. However, in mixotrophic condition the productions of biomass, lipids and phycobiliproteins by P. marinum have been improved in comparison with the autotrophic condition. The contents of exopolysaccharide were almost similar under both conditions. In order to valorize these metabolites, the antioxidant, antibacterial, antibiofilm and anticancer effect were tested. The exopolysaccharide of P. marinum as well as its low molecular weight derivatives (EPS-2P and EPS-5P) have all exhibited antibacterial and antibiofilm activities at different concentrations. However, EPS-2P and EPS-5P were found to be more effective for anti-cancer activity against breast cancer cells. On the other hand, the production of the majority pigment of red microalgae, B-phycoerythrin (B-PE), has been optimized by means of adapted experimental plans. A content of 40 mg/g DW was obtained by varying the concentration of NaNO3, K2HPO4 and metal solution as well as the light intensity. After purification, the optimized molecule showed antioxidant activity in terms of free radical scavenging DPPH, chelation and reduction of iron ions and β-carotene bleachinginhibition. Our data suggest that the metabolites produced by the red microalga P. marinum may be potentially used in several applications namely cosmetic and pharmaceutical.