Analyses métabolique, protéomique et transcriptomique de Chlorella sp. en culture mixotrophique : application à la valorisation des margines

Metabolic, proteomic and transcriptomic analyses of Chlorella sp. in mixotrophic culture

• Auteur / Autrice : Rihab Hachicha
• Direction : Philippe Michaud, Imen Fendri-Abdelkafi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Biologique
• Date : Soutenance le 21/12/2024
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...) 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 : Ghribi Dhouha
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ismail Trabelsi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mourad Jridi, Nadia Oulahal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mixotrophie

Chlorella

Industrie et commerce

Huile d'olive

Mots clés libres

Microalgue

Sous produits oléicoles liquides

Mixotrophie

Microalgae

Liquid olive by-Products

Mixotrophy

Résumé

L'industrie de l'huile d'olive génère chaque année environ 30 million m³ de margines, posant des problèmes environnementaux en raison de leur forte teneur en matière organique, en solides en suspension, ainsi que de leur couleur foncée et de leur odeur désagréable. Ce travail se concentre sur l'optimisation de ces margines par des traitements physicochimiques et enzymatiques, suivis de l'analyse des réponses métaboliques des microalgues. Des traitements primaires tels que la coagulation-floculation et l'adsorption ont été explorés, avec un système hybride utilisant du charbon actif et du chitosane montrant la meilleure efficacité pour réduire les polluants. Un prétraitement enzymatique des margines diluées à 30 % avec des laccases fongiques a significativement réduit la concentration en phénols et la coloration, rendant les margines adaptées à la culture mixotrophe de Chlorella et Tetraselmis. Bien que la croissance et la production de pigments des microalgues soient inférieures en conditions mixotrophes par rapport à l'autotrophie, Chlorella a montré une synthèse accrue de protéines. Cela souligne le potentiel des margines prétraitées pour produire une biomasse à haute valeur ajoutée à faible coût. Une étude comparative des profils protéomiques et transcriptomiques de Chlorella a révélé une surexpression des protéines du cycle cellulaire en milieu mixotrophe, suggérant une augmentation de la division cellulaire. Bien que les processus photosynthétiques soient réduits, la production de chlorophylle est maintenue grâce à l'enzyme DPOR. La surexpression de l'acétyl-CoA carboxylase et du transporteur d'ammonium indique une réorientation vers la production de lipides et une assimilation accrue de l'azote, favorisant la croissance et la détoxification des margines

The olive oil industry generates approximately 30 million m³of olive mill wastewater each year, posing environmental problems due to their high organic matter content, suspended solids, dark color, and unpleasant odor. This work focuses on optimizing these wastewaters through physicochemical and enzymatic treatments, followed by an analysis of the metabolic responses of microalgae. Primary treatments such as coagulation-flocculation and adsorption were explored, with a hybrid system using activated charcoal and chitosan showing the best effectiveness in reducing pollutants. An enzymatic pretreatment of the wastewaters diluted to 30% with fungal laccases significantly reduced the concentration of phenols and coloration, making the wastewaters suitable for the mixotrophic cultivation of Chlorella and Tetraselmis. Although the growth and pigment production of the microalgae were lower under mixotrophic conditions compared to autotrophy, Chlorella showed an increased protein synthesis. This highlights the potential of pretreated wastewaters to produce high-value biomass at low cost. A comparative study of the proteomic and transcriptomic profiles of Chlorella revealed a overexpression of cell cycle proteins in mixotrophic conditions, suggesting an increase in cell division. Although photosynthetic processes were reduced, chlorophyll production was maintained thanks to the enzyme DPOR. The overexpression of cytosolic acetyl-CoA carboxylase and ammonium transporter indicates a reorientation towards lipid production and increased nitrogen assimilation, thus promoting growth and detoxification of the wastewaters.