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Développement d'un procédé de production en bioréacteur de la microalgue Galdieria sulphuraria riche en protéines et antioxydants en utilisant des coproduits de l'industrie laitière comme substrat

L'accroissement de la population mondiale et le besoin en protéines d'origine végétale ressenti dans le secteur de la nutrition humaine et animale mettent en avant la nécessité de développer de nouvelles méthodes de production de protéines non animales ayant des vertus nutritives et des procédés de production économiques et écoresponsables. Galdieria sulphuraria est une microalgue pouvant être cultivée en bioréacteur de type industriel et sa composition intracellulaire riche en acides aminés essentiels et phycocyanine en fait une source protéique d'intérêt. Cette espèce a la capacité d'utiliser de nombreux substrats carbonés. La consommation de lactose et d'autres sources de carbone organique présentes dans les coproduits d'industrie laitière n'a pas encore été étudiée ni exploitée. La valorisation du lactosérum ou des perméats lactés est l'une des préoccupations environnementales majeures de l'industrie laitière de nos jours, en particulier le lactosérum acide difficile à traiter à cause de ses fortes teneurs en acides organiques. L'objectif de ce travail est de développer un modèle de fermentation industrialisable permettant l'utilisation de ces sous-produits laitiers pour la production de biomasse micro-algale à valeur ajoutée. Ce travail démontre la capacité de G. sulphuraria à consommer 100% du lactose et la majorité des acides organiques présents dans le perméat de lait et à diminuer sa DCO (Demande chimique en oxygène) de 90% au cours du procédé de production. Le procédé de culture en mode chémostat a permis d'atteindre des performances de croissance de 1g/L/h de biomasse sèche avec une production de 0,45-0,5g/L/h de protéines et 25-35mg/L/h de phycocyanine. La caractérisation des systèmes de transport cellulaire de sucres chez G. sulphuraria suggère que le lactose serait absorbé par un système de co-transport sucre/H+ à faible affinité et capable de transporter plus efficacement le glucose et le galactose. Une analyse de l'expression différentielle des gènes en fonction des conditions de culture a révélé que des gènes codant des transporteurs de sucres et des enzymes du métabolisme carboné sont surexprimés en présence de perméat de lait. De même, l'expression de gènes responsables de la production de phycocyanine est induite en mixotrophie et dans un variant producteur de phycocyanine en hétérotrophie. Enfin, l'analyse des propriétés nutritionnelles de la biomasse de G. sulphuraria montre une teneur importante en acides aminés essentiels et une digestibilité des protéines de 92,2% donnant un PDCAAS (Score des Acides Aminés Corrigé en fonction de la Digestibilité des Protéines) de 0,9. Ce produit est également riche en vitamines, fer et magnésium et a des propriétés antioxydantes prouvées in vitro.

Mots-clés libres : Galdieria sulphuraria, coproduits laitiers, lactose, bioprocédé, mixotrophie, hétérotrophie, protéines, phycocyanine.

Rameau (langage normalisé) :
• Microalgues
  
• Lactose
  
• Coproduits
  
• Fermentation
  
• Protéines végétales
  
• Antioxydants