Brevet FR2426404A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne des perfectionnements apportés au procédé de culture et d'enrichissement du phytoplancton et des matériels utilisables pour sa mise en oeuvre. On sait que le milieu naturel du plancton est l'eau marine ou lacustre. On sait aussi que le plancton est composé d'une part de plancton végétal ou phytoplancton et, d'autre part, de plancton animal ou zooplancton. On sait également que l'on utilise maintenant de plus en plus fréquemment le plancton -et notamment le phytoplancton- pour l'alimentation de poissons et crustacés. On sait enfin que le zooplancton et le phytoplancton sont composés chacun d'un nombre important de familles différentes ayant chacune des caractéristiques propres. Ainsi et en particulier, le phytoplancton comprend d'une part, pour 95% environ desdiatomées unicellulaires a squelette siliceux dont la présence est un inconvénient pour certaines applications spécifiques.Les 5% restants sont des flagellés qui comportent également un grand nombre de variétés groupant chacune plusieurs familles. En vue d'utiliser le plancton et notamment le phytoplancton comme aliment pour des crustacés, on procède d'abord a une récolte de ce plancton dans l'élément marin ou lacustre dans lequel il se trouve. Ensuite, on procède à une sélection afin de ne retenir que la ou les familles présentant les caractères et qualités spécifiques souhaités. On cherche ensuite à obtenir artificiellement une reproduction d'une souche de la ou de chacune des familles sélectionnées et on procède à l'enrichissement de ces souches avec des éléments chimiques supposés nécessaires aux crustacés. Pour ce faire, on utilise de l'eau de mer filtrée, chauffée le cas échéant, stérilisée, à laquelle on ajoute ensuite des produits chimiques assurant l'entretien et la croissance du phytoplancton. Ces produits chimiques sont notamment choisis parmi le nitrate de sodium , le phosphate de sodium monobasique , le silicate de sodium, des chlorures ou sulfates de métaux tels que cuivre, zinc, cobalt, manganèse; des vitamines telles que la vitamine A, B12 . On réalise ainsi une solution de ces produits chimiques et vitamines dans 11 eau de mer filtrée et stérilisée. On place ensuite dans un récipient prévu a cet effet de l'eau de mer ainsi enrichie et une souche de phytoplancton. On place ce récipient en regard de sources lumineuses appro- priées et on maintient la température entre 17 et ZaO C environ. Au bout de quelques jours, le phytoplancton s est multiplié ce qui peut etre très aisément contrle La multiplication du phytoplancton cesse ensuite lorsque le récipient arrive a saturation et que le développement est donc rendu impossible. On prélève alors du récipient une souche qui servira a l'ensemencement d'un récipient de volume plus important dans lequel aura été placée de l'eau enrichie comme expliqué précédemment. Ces procédés ont donné des résultats qualitativement satisfaisants dans certains cas particuliers spécifiques en vue essentiellement de réaliser une nourriture pour crustacés. Cependant, ces résultats ont été limités quantitativement et surtout se sont révélés inadaptés a une polyvalence d'emploi du phytoplancton notamment mais non exclusivement pour des applications en matière de cosmétique, Médecine humaine ou vété- rinaire, etc. En effet, de telles applications spécifiques et la nécessité pratique de l'obtention de phytoplancton a large échelle , implique la sélection de souches particulieres présentant notamment des qualités de non toxicité, la mise en oeuvre de procédés et d'appareillages adaptés. L'invention vise donc a résoudre ce problème en procédant a des sélections adaptées de souches et en développant ensuite celles-ci dans des conditions données et avec un appareillage particulier. L'invention sera bien comprise grace à la description qui suivra de formes d'exécution particulieres mais nullement limitatives. On décrira d'abord le procédé de préparation du support permettant le maintien et le développement du phytoplancton c'est-à-dire L'eau. On recueille de l'eau de mer , au large, dans des zones non polluées et, si possible, soumises à une faible agitation. Cette eau de mer est ensuite filtre afin de la débar rasser de ses détritus organiques et du zooplancton. A cet effet on utilise un ou de préférence plusieurs notamment deux filtrrs, notamment un premier filtre de 10 microns d'ouverture et un second filtre de 1 micron d'ouverture. L'utilisation d'un premier filtre déjà suffisamment fin permet d'éviter ainsi tout colmatage du second filtre. L'eau de mer ainsi filtrée est ensuite stérilisée au moyen d'un appareil à ultraviolets par exemple. Suivant l'invention, on procède, après cette opération de stérilisation, à une éventuelle opération d'ultrafiltration en vue d'éliminer de l'eau de mer du sel, donc de diminuer le taux de salinité de l'eau de mer, tout spécialement en vue de certaines applications spécifiques. Cette phase est rendue souhaitable pour éviter ultérieurement la dégradation de certaines vitamines et des réactions parasites toujours possible du sel de l'eau de mer avec d'autres sels d'adjonction. Cette phase de dessalage complémentaire doit être comprise comme venant en combinaison avec la phase initiale de filtration utilisant en particulier un premier filtre plus fin que dans l'état connu de la technique. Le dessalage complémentaire est réalisé par tout procédé approprié et notamment par osmose inverse afin d'obtenir finalement un taux de salinité de l'ordre de 20 a 25 pour mille et généralement compris dans cette fourchette. L'obtention d'un taux inférieur n'est pas en effet souhaitable, étant de nature à perturber le développement du phytoplancton. Enfin, l'eau ainsi traitée est portée à une température de l'ordre dé 200C et généralement égale a cette valeur. Suivant l'invention, cette phase de chauffage de l'eau de mer prend place non pas entre la phase initiale de filtration et la phase ultérieure de stérilisation comme dans l'état connu de la technique mais après ladite phase de stérilisation. il en résulte une facilité accrue de solubilisation des produits chimiques d'addition dans l'eau de mer. Par analogie avec le procédé de maintien et de culture de phytoplancton déja décritton additionne a l'eau de mer ainsi traitée des produits chimiques et des vitamines propres à faciliter le développement du phytoplancton et servir d'éléments actifs pour l'utilisation spécifique ultérieure dudit phytoplancton. De manière connue, comme dans l'état de la technique, on ajoute a l'eau de mer des solutions de nitrate de sodium , de phosphate de sodium monobasique, de sulfate de cuivre, de sulfate de zinc , de chlorure de cobalt , de chlorure de manganèse, de molybdate de sodium , de sequestrene ferrique. Naturellement, d'une part cette liste n'est pas limitative et, d'autre part, les produits indiqués peuvent être remplacés par d'autres produits de substitution D'une façon préférentielle et comme dans l'état connu de la technique, les produits en question sont préparés sous forme de plusieurs solutions de base ajoutées ensuite à l'eau de mer traitée comme on l'a vu précédemment Suivant l'invention, on prévoit d'ajouter également à l'eau de mer tout ou seulement partie des produits suivants : manganèse, cuivre, zinc, cobalt, iode, soufre, sélénium, potassium, calcium et fer. Plus précisément,le manganese, le cuivre, le zinc, le cobalt, sont susceptibles d'être ajoutés à l'eau de mer sous forme de sulfate . L'iode est susceptible d'être ajoutée sous forme d'iodure de potassium, le sélénium sous forme de sélénite de sodium et le fer sous forme de fer dextrau. L'ajout de ces produits à l'eau de mer a pour but de permettre l'enrichissement ultérieur du phytoplancton par ces produits, lors de sa culture, lesdits produits étant susceptibles de constituer des éléments actifs, lors de ltutilisa- tion spécifique faite du phytoplancton, notamment en matière de Médecine humaine, vétérinaire, industrie alimentaire, etc. De ce fait, on comprend que les quantites-relatives de ces produits dans l'eau de mer varient assez largement en fonction de ses utilisationsspécifiques. Ainsi, ces différents produits peuvent se trouver à l'état d'oligo-éléments ou, au contraire, à l'état de macro-éléments, Egalement par analogie avec l'état connu de la technique, il est ajouté à l'eau de mer des vitamines sous forme d'une solution concentrée de base. Dans l'état connu de la technique, ces vitamines sont essentiellement la vitamine H, la vitamine B12 et la thiamine (vitamine Bol). Dans l'invention également on utilise ces vitamines mais on complète le complexe vitaminique qu'elles forment avec d'autres vitamines et des acides aminés. Les vitamines complé mer.f-airms ajoutées sont hydrosolubles. il s'agit de la vita in 31 sous forme notamment de chlorhydrate de thiamine. Cette vitamine B1 est incorporée directement dans une solution d'eau de mer. La vitamine B2 est utilisée en solution aqueuse. Compte tenu de son effet oxydant vis-à-vis des vitamines B1, C, et de l'acide folique, la vitamine B2 est utilisée seule dans une solution aqueuse d'eau de mer dessalée ou d'eau distillée. La vitamine B6 est utilisée sous forme de solution aqueuse stable à la chaleur. La vitamine B12 est utilisée éventuellement en combinaison avec les vitamines B2, B6,avec lesquelles elle est compatible. Par contre, la vitamine B12 est utilisée de façon distincte avec la B1 compte tenu des risques de dégradation. La biotine est utilisée en solution aqueuse de même que l'acide folique, la nicotinamide, l'acide D pantothénique sous forme de sels de calcium et de sodium, le D pantothénol. La vitamine C est utilisée de préférence seule, ou avec la vitamine B1, mais en aucun cas avec l'acide folique et la vitamine B12. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, on ajoute également à l'eau de mer un ou plusieurs acides aminés choisis parmi les suivants Alpha - Alamine - p - Alamine - ( - ) Asparagine - L ( + ) Cysteine Hcl - Glycocolle ( glycine ) - L ( - ) Histidine Hcl - L ( + Histidine Hcl - L ( + ) Isoleucine - L ( + ) Lypsine L ( - ) Histidine - L ( - ) Proline. Cet ajout de tout ou partie seulement de ces acides est rendu possible et plus favorable du fait que la salinité de l'eau de mer a été diminuée, comme cela a été indiqué précédemment. Ces supports propres au développement et à l'enrichis- sement du phytoplancton ayant été préparés, on sélectionne, parmi les différentes familles de phytoplancton une souche de chlorella SP qui est une algue unicellulaire faisant partie de la famille des chlorophycées. Cette algue est une flagellée ayant une taille de 2 microns environ, à prolifération très rapide et plus élevée que celles se rattachant à cette espace. La toxicité est nulle ce qui est de la plus haute importance en vue de i'uti- lisation du phytoplancton a des fins de Médecine humaine ou vétérinaire, ou alimentaires, très riche en chlorophylle, dont la membrane cellulaire est perméable ce qui est essentiel pour que le phytoplancton puisse assimiler les éléments d'enrichissement qu'on lui fournit, dont la concentration est susceptible d' être très élevée. On peut obtenir avec cette souche de 1 t ordre de trois millions de cellules au millilitre et même plus ce qui est considérable et permet donc l'utilisation du phytoplancton sur une échelle très large. Cette souche présente une stabilité très grande et un pH neutre ou pratiquement neutre.Afin de réduire les phases de latence toujours possibles, il est utile dlutiliser au départ des souches très concentrées et également de prévenir les effets de contamination toujours possibles Partant des éléments qui viennent d' être donnés la culture d'une souche du phytoplancton indiqué est réalisée de la ma nière suivante : dans une première phase , on place dans un flacon à base large et à col très étroit, de l'ordre de 500 ml environ, de Liteau de mer traitée et enrichie avec les produits sus-indiqués produits chimiques7 vitamines, acides aminés. On inocule de façon aseptique une certaine quantité de chlorella SP dans ce flacon. Compte tenu des qualités particulières de ce phytoplancton, il est possible d'utiliser une quantité de phytoplancton moins importante que dans les techniques connues. Le col du flacon est fermé au moyen d'un tampon de coton enveloppé dans de la gaze, fortement tassé, pour constituer un bouchon empêchant la contamination du contenu du flacon. On place ensuite ledit flacon dans des conditions de luminosité et de températures propres à permettre le dé- veloppement du phytoplancton. Ce développement est rendu possible grâce à des procédés de comptage permettant de suivre l'évolution de la multiplication de la chlorella SP. Il est ainsi possible d'atteindre une concentration de la souche de l'ordre de 4 millions de cellules par ml et-ce, en fonction des besoins et utilisations futurs. L'utilisation du flacon à col très étroit, de préférence à 1'Erlenmeyerde l'état connu de la technique, permet de diminuer fortement llaération tout en rendant la prolifération et la mul tiplication des cellules plus rapides. La première phase est terminée lorsque le degré de prolifération du phytoplancton dans le flacon est tel qu'il y ait prati quement saturation. On passe alors à la seconde phase du procédé dans laquelle on envisage le développement ultérieur du phytoplancton. A cet effet, on transvase la culture provenant du flacon utilisant la première phase dans un récipient de contenance plus importante, par exemple de l'ordre de 5 litres, notamment ayant la forme suivante : une forme aplatie avec un fond large et un col très étroit. Ce flacon est réalisé en verre ou tout autre matériau transparent. Cette forme particulière est telle que, pour une capacité suffisamment importante, des rayons lumineux venant de l'extérieur peuvent atteindre tout point du contenu commodément. Le phytoplancton peut alors poursuivre son développement dans le volume constitué par ce flacon dont le col est obturé au moyen d'un bouchon du type constitué par un coton entouré de gaze pour éviter la contamination. Naturellement, le flacon doit être stérile. Une fois que le développement du phytoplancton a commencé, il est ajouté dans le flacon et, à tout moment considéré comme souhaitable, des produits d'enrichissement spécifiques appropriés à une application ultérieure déterminée dudit phytoplancton. Cet ajout des produits d'enrichissement peut être fait en une seule fois ou en plusieurs fois étalées dans le temps. Pendant toute cette période qui peut durer plusieurs jours, le flacon particu lier susmentionné et son contenu sont soumis à un flux lumineux suffisant de l'ordre de 500 bougies et même supérieur à cette valeur. Ce flux lumineux est soit continu, soit discontinu avec des phases plus ou moins importantes mais généralement moins importantes que dans la technique connue. L'éclairage continu est recherché pour l'obtention d'un volume cellulaire important et l'éclairage discontinu pour son rendement énergétique.Par ailleurs, on maintient la température constante au voisinage de 200C . Dans cette deuxième phase du procédé, il y a une aération très importante pour éviter notamment que le phytoplancton ne se dépose au fond du flacon. A cet effet, on peut utiliser un aéra teur constitué par un conduit pénétrant dans le contenu du flacon et traversant par ailleurs le bouchon fermant le col de ce dernier. Pour éviter toute contamination résultant d'une humidification du bouchon, celui-ci est changé aussi souvent que nécessaire pour rester sec ou sensiblement sec. Cette deuxième phase se poursuit donc jusqu'à saturation du contenu du flacon par suite du déve loppement du phytoplancton. Ce développement du phytoplancton est susceptible d'être contrlé grâce à des procédés de comptage du développement cellulaire. L'expérience montre que la saturation est atteinte au bout de quelques jours, de l'ordre de cinc environ. I1 est possible, dans cette phase, de procéder à une agitation non par brassage du contenu du flacon, comme dans l'état connu, mais par entraînement du flacon, par exemple à rotation ce qui permet de favoriser la formation de cellule de petites dimensions. Il est possible également d'éclairer le flacon et son contenu par dessus, comme dans l'état connu, et aussi par dessous, donc de façon multidirectionnelle, ce qui permet une répartition plus homogène de la lumière dans le contenu du flacon, propre à favoriser également la formation de cellules de petites dimensions. On peut alors passer, si on souhaitevune production importante du phytoplancton, à une troisième phase dans laquelle on repique le contenu obtenu à l'issue de la deuxième phase dans des récipients de plus en plus importants, par exemple 25 ,20, 200 500, 1000, litres. Pour ce faire, on utilise égalementpréfé- rentiellement, des flacons du type indiqué précédemment. De mimez on maintient des conditions de température, d'aération, de luminosité, tel qu'indiqué précédemment. En conclusion, on comprend que le procédé de culture de phytoplancton suivant l'invention est essentiellement caractérisé par le choix de la souche de phytoplancton utilise ; le traitement particulier que subit l'eau de mer, les produits d'enrichissement de l'eau de mer: produits chimiques, vitamines, acides aminés; le développement du phytoplancton par phases successives, chaque phase comportant une opération initiale de repiquage puis une phase de développèment du phytoplancton dans des conditions detempérature, d'aération, de luminosité spécifiques, la fin de chacune de ces phases correspondant à un certain degré de saturation du phytoplancton. Une autre caractéristique de l'invention est également l'utilisation d'un flacon de forme spécifique permettant notamment une pénétration importante de la lumière à aération très large. Naturellement, on conçoit que l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes, formes d'exécution différentes, perfectionnements, etc.. en fonction notamment des applications spéci- figues du phytoplancton. Cela est tout particulièrement vrai en ce qui concerne-les produits d'enrichissement, tant d'un point de vue qualitatif que d'un point de vue quantitatif. REVEND ICAT IONS 1.- Procédé de culture de phytoplancton dans lequel on prépare un support à hase d'eau de mer et de produits d'enrichissement, on place une souche de phytoplancton sur son support, on maintient des conditions propres au développement du phytoplancton, on procède ensuite à des repiquages successifs de la souche après développement, caractérisé par le fait que l'on utilise comme souche de phytoplancton une algue unicellulaire flagellée de la famille des chlorophycées, notamment la chlorella SP. 2.- Procédé de culture de phytoplancton suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on traite l'eau de mer de manière que son taux de salinité puisse être ajusté entre 29 et 25 pour 1000, ce traitement étant réalisé notamment par le procédé dit d'osmose inverse. 3.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on procède à un chauffage de l'eau de mer après la phase de stérilisation. 4.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on ajoute à l'eau de mer des produits d'enrichissement choisis parmi le manganèse, le cuivre, le zinc, le cobalt, l'iode, le soufre, le sélénium, le potassium, le calcium, le fer. 5.- Procédé de culture de phytoplanctonsuivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on ajoute à l'eau de mer des produits d'enrichissement choisis parmi les vitamines B1, B2, B6, C, la biotine, l'acide folique, la nicotinamide, l'acide D pantothénique, le D pantothénol, toutes ces vitamines étant hydrosolubles et ajoutées isolément ou en combinaison. 6.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on enrichit l'eau de mer avec des acides aminés. 7.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'on procède par phases successives; chaque phase comportant une première étape de repiquage de la culture de phytoplancton dans un récipient puis le maintien de ce récipient et de son contenu dans des conditions spécifiques de température, luminosité, aération, agitation; un contrôle de la division cellulaire du phytoplancton étant effectue de manière à repérer le degré d'avancement de la phase terminée lorsque le phytoplancton a atteint, dans son récipient, son degré de saturation; la phase suivante correspondant à la mise en oeuvre d'un récipient de contenance plus importante que le récipient Précédent. 8.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la température est de l'ordre de 200C. 9.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la luminosité est de l'ordre de 500 bougies. 10.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'aération du-récipient est très~intense. 11.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'éclairement du récipient est continu ou discontinu. 12.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'éclairement est multidirectionnel pour atteindre le contenu du récipient de façon homogène. 13.- Procédé-de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'agitation est réalisée par simple déplacement du récipient, par exemple par rotation. 14.- Procédé de culture de phytoplancton suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'on utilise un récipient ayant une forme- plate à fond plat et large, réalisé en verre ou matériau transparent, de manière que d'une part l'aération du contenu du récipient soit aussi large que possible et, d'autre part, la pénétration de la lumière aussi importante que possible.