Les microalgues : le nouvel or vert ?

Le laboratoire d’Océanographie de Villefranche-sur-mer (LOV) étudie depuis 30 ans les microalgues et le rôle qu’elles jouent dans les écosystèmes océaniques. Antoine Sciandra, directeur du laboratoire, présente les vertus et les applications de cet or vert des océans. 

Que recouvre le terme de microalgues ?

Antoine Sciandra : Les microalgues, également appelées phytoplancton, sont des micro-organismes unicellulaires photosynthétiques. Elles constituent un groupe varié de plusieurs centaines de milliers d’espèces. Surtout présentes dans les environnements aquatiques, elles peuplent les océans depuis plus de 3,5 milliards d’années.

On leur prête de nombreuses vertus. Quels sont leurs atouts ?

A. S. : Les microalgues sont à l’origine de notre atmosphère respirable. Grâce à la photosynthèse qui utilise la lumière pour transformer l’eau et le CO2 en glucose et en dioxygène, elles absorbent 30 à 50% du CO2 émis par les activités humaines. En contribuant à limiter l’effet de serre et le réchauffement climatique, elles jouent un rôle majeur dans l’atténuation des effets de l’activité anthropique.

L’autre propriété intéressante des microalgues réside dans la rapidité de leur développement. Une microalgue double sa masse tous les jours : en captant les photons de la lumière et en fixant le CO2, elle grossit la journée pour se diviser en deux cellules filles la nuit. Il n’existe pas de plantes terrestres qui soient capables d’un telle croissance exponentielle.

Par ailleurs, certaines espèces ont des teneurs très importantes en lipides et en protéines et produisent aussi des composés à haute valeur ajoutée comme les omégas 3, très recherchés.

Quelles sont les applications possibles de ce nouvel or vert ?

A. S. : A la base du réseau trophique* océanique, les microalgues constituent l’alimentation principale du zooplancton dont se nourrissent les poissons. Mais elles peuvent aussi être exploitées comme ressource en aquaculture. Deux de nos anciens chercheurs au laboratoire, Hubert Bonnefond et Christophe Vasseur, ont créé leur start-up Inalve avec pour objectif de produire des farines de microalgues, riches en protéines, qui se substitueraient aux farines de poissons actuellement utilisées en aquaculture. 

Les microalgues, riches en protéines, en oméga 3 et en antioxydants, sont également exploitées pour leurs vertus nutritives dans l’alimentation humaine. La spiruline est l’une des espèces de microalgues les plus connues. Facilement récoltable à l’aide d’un tamis, elle était déjà utilisée par les Mayas. Actuellement, nous retrouvons surtout ces microalgues sous forme nutraceutique, c’est-à-dire de compléments alimentaires. Elles servent également à fabriquer des colorants pour l’alimentation. 

Comme les plantes terrestres, les microalgues sont aussi utilisées en cosmétique et en pharmaceutique, pour leurs principes actifs, comme par exemple leur pouvoir cicatrisant ou leurs propriétés antibactériennes. 

Enfin, citons la production de biocarburants qui est un sujet de recherche très en vogue depuis le début du XXIe siècle. Cet engouement s’explique par le fait qu’en plus de leur croissance extrêmement rapide, certaines espèces contiennent énormément de lipides (jusqu’à 60% de leur masse), et que leur exploitation ne rentre pas en compétition avec les surfaces agricoles terrestres.

Les premières études de laboratoire laissent espérer des rendements très supérieurs à ceux des plantes oléagineuses comme le colza. Mais les difficultés liées à la récolte des microalgues et à l’extraction des lipides freinent considérablement la rentabilité de cette filière. La production de biocarburant à base de microalgues risque de ne pas voir le jour avant une trentaine d’années.

Quels enjeux soulèvent-elles pour la recherche ?

A. S. : Les procédés de culture en masse et de récolte des microalgues, ainsi que les dispositifs d’extraction des molécules présentant un intérêt sur le marché ne sont pas encore suffisamment avancés pour que cette filière soit rentable pour tous les composés. C’est pourquoi, sur des milliers d’espèces existantes, seule une dizaine de microalgues sont aujourd’hui exploitées de façon industrielle. 

L’un des enjeux de la recherche est donc d’optimiser ces procédés de valorisation. Le projet Shamash qu’Inria a monté en 2007 avec le LOV et une dizaine partenaires, était le premier en France et en Europe à aborder la question de l’amélioration des différentes étapes de production et d’exploitation des microalgues. Ce projet précurseur nous a permis de réfléchir à la sélection de quelques espèces jugées optimales pour la production de biocarburants, c’est-à-dire qui se développent vite, résistent aux contaminants, s’adaptent à des conditions de vie en bassin, qui soient faciles à récolter, et dont les lipides soient compatibles avec un moteur à explosion.

Nous avons développé des dispositifs expérimentaux de culture – les photobioréacteurs –  afin de reproduire en laboratoire les conditions de croissance que les cellules voient dans leur environnement naturel ou dans des bassins de cultures. Ces données ont permis à l'Inria de valider des modèles mathématiques permettant de simuler le comportement des microalgues et de prédire leur adaptation aux variations de leur environnement naturel (réchauffement climatique, l’acidification de la mer…) ou artificiel (culture en bassins). Ces modèles ont également permis de définir les conditions de culture susceptibles d’optimiser la production de molécules d’intérêt pour l’industrie. 

Sur quoi vont porter les prochaines grandes avancées au LOV ?

A. S. : Notre compréhension des cycles biochimiques marins et du rôle du phytoplancton a été révolutionnée il y a une vingtaine d’années par l’usage de satellites capables de quantifier les micro-algues à la surface des océans depuis l’espace. Demain, ces recherches vont connaître une nouvelle révolution avec la dissémination de robots dans tous les océans.

Nous développons actuellement au LOV, à travers un programme international, des robots d’un nouveau genre équipés de capteurs qui mesurent des propriétés physico-chimiques et certains marqueurs biologiques, de la surface jusqu’à 2000 m de fond. Ces flotteurs profileurs vont permettre d’étendre en profondeur les informations que nous avons des océans et de son or vert.   

* ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d'un écosystème.