Développement d'une filière algale à partir de micro-organismes marins.
Acronyme : MICROPHLOR (GRAINE 2023)
Programme : GRAINE (Phase 2) - Production, valorisation des biomasses et préservation des écosystèmes 
Mots-clés : Autres / Economie circulaire / Déchets / Eco-conception
Contexte : La population de la Terre devrait atteindre 10 milliards dans les décennies à venir et il est vital de développer des pratiques durables pour exploiter les ressources limitées de la Terre. Les océans couvrent 70 % de la surface de la planète et les différentes espèces d’algues marines protègent et restaurent les écosystèmes océaniques tout en décarbonant l’atmosphère et en générant 50 à 70 % de l’oxygène mondial. La culture des algues ne nécessite pas d’accaparer des terrains agricoles ni d’approvisionner en eau douce, minimisant les conflits d’usage ; elle ne nécessite pas non plus d’engrais polluants et toxiques pour les humains et la faune. De plus en plus, les algues marines sont considérées comme faisant partie d’une solution holistique en tant que biomasse renouvelable pour la synthèse de biomatériaux et d’intermédiaires chimiques, l’amélioration de la nutrition végétale et la création de solutions phytosanitaires innovantes qui, si elles sont gérées correctement, peuvent contribuer à restaurer les environnements et à séquestrer le carbone2. La gamme d'applications s’étend rapidement à mesure que de nouvelles découvertes sont faites et que la capacité de R&D augmente. La production mondiale d’algues a atteint une échelle significative et continue de croître. Selon l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture, le marché mondial a plus que triplé entre 2000 et 2018, atteignant 32,4 mégatonnes de production, dont plus de la moitié est constituée d’algues brunes. La demande d’algues et de produits à base d’algues devrait augmenter au cours de la prochaine décennie. La Commission européenne a souligné son engagement en faveur du développement d'une industrie florissante et régénératrice des algues et prévoit une augmentation impressionnante de 3 000 % de la demande d'algues dans l'UE entre 2019 et 20303. Sur le territoire breton, l’économie des algues représente une centaine d’entreprises et plus de 2500 emplois, pour un marché qui progresse de 10 à 15% an. La transformation industrielle actuelle repose en grande partie sur des traitements physico-chimiques coûteux et gourmands en énergie, avec une empreinte polluante importante. Alors que la demande de biomasse marine devrait croître de façon exponentielle, il est impératif de développer des solutions de bioraffinerie propres et efficaces qui exploitent le potentiel des algues en tant que ressource précieuse et polyvalente tout en atténuant les risques environnementaux, conformément aux principes de la « révolution des algues » préconisée par le Pacte mondial des Nations Unies2. Dans ce contexte, le projet MICROPHLOR propose de conduire des travaux de recherche en connaissances nouvelles, qui seront appliquées pour le développement de procédés industriels de valorisation des macroalgues innovants. MICROPHLOR s’inscrit dans un contexte territorial particulièrement favorable. La Région Bretagne fait en effet figure de leader national sur la valorisation de la biomasse marine, et l’économie bleue est le premier de ces cinq domaines d’innovation stratégique. MICROPHLOR rentre également dans les priorités thématiques des projets du territoire « Campus Mondial de la Mer », « Cluster Algues Bretagne » et « Parc d'innovation Blue Valley » à Roscoff, qui rassemblent en Bretagne le plus grand réseau français d'acteurs académiques, économiques et institutionnels sur les ressources marines. La Station Biologique de Roscoff est un acteur académique reconnu internationalement pour ses recherches sur la filière des macroalgues, et a déjà piloté plusieurs initiatives de grande ampleur sur ce sujet (IDEALG, GENIALG, Global Seaweed Coalition, etc.). Le partenaire industriel AberActives a par ailleurs obtenu le soutien du pôle de compétitivité « Pôle Mer Bretagne Atlantique », du Technopôle Brest-Iroise et du Centre d’Innovation Technologique en Santé et Biotechnologies en Bretagne.
Description : Les algues marines détiennent un potentiel inexploité en tant que ressource renouvelable pour fournir des biomatériaux, de la nourriture, des aliments pour animaux, des engrais végétaux et des produits pharmaceutiques, à une population humaine en croissance rapide. Bien que l’UE prévoit une augmentation de 3 000 % de sa demande en algues entre 2019 et 2030, pour atteindre un marché pouvant atteindre 9 milliards d’euros, il manque des solutions innovantes de bioraffinerie pour transformer durablement cette biomasse. Les phlorotannins sont une classe diversifiée de polyphénols spécifiques aux algues brunes (5 à 25 % du poids sec), structurellement distincts des tannins terrestres. Les industries actuelles prétraitent les algues avec des solvants organiques toxiques pour éliminer les phlorotannins qui peuvent entraver les extractions de polysaccharides en aval tout en présentant des bioactivités prometteuses. Le projet MICROPHLOR permettra de découvrir des microbes marins encore inconnus, capables de traiter les phlorotannins et d'apporter des solutions originales pour remplacer les traitements chimiques. En se basant sur un consortium regroupant 2 partenaires académiques et un partenaire industriel, le projet MICROPHLOR combinera des approches d'écologie microbienne, de biologie moléculaire, de biochimie et de traitement de la biomasse pour (i) révéler la diversité des microbes dégradant les phlorotannins dans le microbiote naturel associé aux algues, une boîte noire actuelle dans la dégradation de biomasse d'algues brunes; (ii) créer la première collection de cultures de microbes dégradant les phlorotannins pour permettre des études détaillées en laboratoire ; (iii) déchiffrer les mécanismes des voies enzymatiques de la dégradation des phlorotannins ; (iv) appliquer ces nouveaux microorganismes comme ferments vivants et leurs enzymes comme biocatalyseurs dans des processus industriels pour l’extraction des macroalgues brunes. MICROPHLOR proposera ainsi des solutions biotechnologiques innovantes pour traiter la biomasse algale, permettant de réduire l'impact environnemental de la filière de raffinage des algues tout en permettant un contrôle fin sur la structure et les bioactivités des phlorotannins extraits. De telles solutions inspirées de la nature sont essentielles pour réaliser la « révolution des algues » réclamée par les Nations Unies et lever les obstacles à une bioéconomie bleue efficace.
Objectifs et résultats attendus : Le projet MICROPHLOR vise à réaliser une rupture technologique sur le traitement des phlorotannins par les microorganismes marins, un verrou actuel dans les processus de valorisation de la biomasse des macroalgues. Ce projet s’articule autour de trois objectifs scientifiques et techniques majeurs : (1) découvrir des microbes marins jusqu'alors inconnus, capables de traiter les phlorotannins (2) caractériser leurs voies enzymatiques pour la dégradation des phlorotannins (3) tester leur potentiel biotechnologique pour optimiser les extractions de biomasse d’algue Les produits finaux escomptés pour le projet MICROPHLOR sont : - Première collection de culture de microorganismes marins dégradant les phlorotannins - Premières enzymes recombinantes de dégradation/modification des phlorotannins caractérisées - Protocoles éco-efficients de transformation de biomasse algale utilisant les microorganismes et leurs enzymes - Fractions algales purifiées et caractérisées chimiquement
Bénéficiaire : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Localisation : Rennes, Bretagne, FRANCE
Début : 01/01/2025 — Durée : 48 mois
Budget total : 817073.61 € — Aide ADEME : 300000 €
Statut : Suivi du projet