Projet ANR-12-BIME-0004 – Facteur 4 : AMELIORATION NON OGM DES PERFORMANCES DE MICROALGUES
Programme : Bio-Matières et Energies (Bio-ME)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Gael BOUGARAN (Physiologie et biotechnologie des algues)
Partenaires : Biological Control Of Artificial Ecosystems; Laboratoire d'Océanographie de Villefranche; Laboratoire Physiologie et Biotechnologie des Algues
Montant : 687940.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : AMELIORATION NON OGM DES PERFORMANCES DE MICROALGUES.
Contribution à l'établissement d'une stratégie de sélection chez les microalguesLa sélection variétale a largement été éprouvée en agriculture. Il s'agit ici de développer des stratégies et des techniques qui en sont dérivées, pour obtenir des souches de microalguesaux performances améliorées. Alors que la plupart des productions industrielles de microalgues utilisent des souches «sauvages », les stratégies que nous développons, permettent d'accroître et de stabiliser leurs performances. Facteur 4 vise plus particulièrement la production de lipides pour produire, à moyen terme, des biocarburants, et à plus court terme pour le marché des compléments alimentaires. De manière plus générale, cette approche contribuera à la rentabilité économique des productions de microalgues.
Utilisation d'agents mutagène et sélection assistéeAu cours du projet Facteur 4, les travaux se sont concentrés sur la prymnésiophycée Tisochrysis lutea et la diatomée Phaeodactylum tricornutum. Les stratégies, qui se déclinent de façon plus ou moins complexe, peuvent se résumer aux points suivants. Il s’agit tout d’abord de comparer l’efficacité de moyens physiques (rayons UV) ou chimiques pour provoquer des mutations génétiques. Dans une seconde étape, des marqueurs de criblage spécifiques desmolécules cibles choisies sont utilisés pour finalement opérer un tri automatisé par cytométrie en flux des cellules les plus intéressantes. En parallèle, une autre approche utilise la sélection dirigée. Basée sur la maitrise de modèles mathématiques de la physiologie des microalgues, elle met en oeuvre le principe de sélectiostat : en exerçant une pression desélection continue et adaptée sur une population, certains caractères, qui confèrent un avantage compétitif aux individus qui les portent, émergent progressivement dans la population. Après obtention des nouvelles populations, leur composition biochimique est enfin analysée pour caractériser les gains obtenus.
Résumé de la soumission : A l’instar des progrès qu’elle a permis au cours des siècles en agriculture, la sélection de souches ou de populations originales de microalgues à fort potentiel pour des applications ciblées est un enjeu majeur pour l’avenir de l’exploitation industrielle de ces organismes. En matière de sélection non-OGM, le champs d’expérimentation est extrêmement large en terme d’amélioration envisageable, ; productivité, tolérance, molécules produites.Le projet Shamash a permis d’obtenir l’une des toutes premières sélections variétales chez les microalgues. Ce programme a mis en évidence les pistes à privilégier quant aux techniques de sélection/ mutation envisageables, face à la diversité des genres et espèces de microalgues, il a permis en outre de doubler la productivité en lipide d’une souche de Isochrysis galbana. Les méthodes mises au point ont fait apparaître les adaptations nécessaires pour être étendues à des microalgues diverses. Le marquage de caractères biologiques particuliers doit être testé et nécessite d’être mieux compris pour en exploiter le potentiel ; de même, l’étape de sélection requiert des choix techniques et leur maîtrise approfondie pour obtenir une sélection selon les critères attendus. Nous proposons une stratégie multiple qui visera à établir les base d’une filière de production de microalgues autotrophes sélectionnée en s’attachant à assembler les briques nécessaires que sont les techniques de mutation, de marquage, de sélection, de criblage et d'isolement. L’enjeu est la production alternative de souches robustes, en visant un quadruplement des potentialités des souches issues d’algothèques. Ce projet permettra de nous positionner en leader, dans la compétition internationale, sur cette approche innovante
Résultats : Après avoir identifié des espèces d'intérêt, une analyse des leviers de pression de sélection a été menée pour faire émerger un avantage compétitif. Des signaux dynamiques induisant un stress ont été mis en oeuvre dans des expériences de sélectiostats. L'amélioration du marquage des lipides par fluorochrome et les conditions optimisant la mutagenèse ont été recherchées. Diverses populations ont été obtenues, présentant une plus forte transparence, une niche de température élargie ou encore un gain de contenu en lipides neutres.
Finalement, le projet Facteur 4 a rempli son objectif ambitieux avec la production de plusieurs souches à la productivité en lipides neutres accrue d’un facteur 4.
Perspectives : .
Publications et brevets : Le projet Facteur 4 a conduit à une vingtaine de publications internationales et une quinzaine de communications. Deux brevets sont en cours de délivrance sur la technologie des sélectiostats et l’extension à l’international du brevet protégeant les souches de Tisochrysis lutea améliorées pour leur productivité lipidique est en cours d’obtention.