Prof. Philippe Jacques, ULg - Microbial Processes and Interactions
Mardi 22 mars
Valorisation des microalgues : du potentiel à la diversité des applications.
Liege Creative, en partenariat avec :
Professeur Philippe Jacques [email protected]
ALGAE FACTORY
LE POTENTIEL SCIENTIFIQUE DE L’UNIVERSITE DE LIEGE AU SERVICE DU DEVELOPPEMENT
DES MICRO-ALGUES
Philippe Jacques Frank Delvigne Microbial Processes and Interactions Marc Ongena Patrick Fickers Aurore Richel
Chimie Biologique Industrielle
Dominique Toye Génie de la réaction et des réacteurs chimiques
Pierre Cardol Claire Remacle Génétique et physiologie
des microalgues Annick Wilmotte Yannick Lara Centre d’ingénierie des Protéines Moreno Galleni Sébastien Rigali
Jacques Dommes Biologie Moléculaire et
Biotechnologie Végétales
Denis Beaurain Phylogénomique des Eucaryotes
Patrick Meyer Biologie des systèmes
et bioinformatique
Fabrice Franck Thomas Gerards Bioénergétique
Source de micro-algues
Des outils pour le criblage à haut débit de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et de la génétique des micro-algues
Procédés de production
Procédés de purification ou extraction
Caractérisation de leurs propriétés
Source de micro-algues
Des outils pour le criblage à haut débit de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et de la génétique des micro-algues
Procédés de production
Procédés de purification ou extraction
Caractérisation de leurs propriétés
Une certification ISO9001 couvre les activités de service, qui sont actuellement le dépôt public ou de sécurité des souches, ainsi que leur distribution, et un système de Gestion de la Qualité est en place.
Dr Annick Wilmotte (InBios-CIP) est promoteur de la Collection BCCM/ULC de cyanobactéries qui inclut 226 souches actuellement, dont 119 d’origine Antarctique. La collection est basée sur l’expertise de l’équipe pour l’isolement, la culture et l’identification des cyanobactéries, et de nouvelles souches sont constamment intégrées.
Des screening préliminaires ont montré l’existence d’activités antibactériennes et antifongiques (Biondi et al. 2008, Wilmotte com. pers.).
(Mario Tredici & Natascia Biondi, Università di Firenze) (Fiore , CENA, Brazil)
Candida cruzei
(Fiore , CENA, Brazil)
Source de micro-algues
Des outils pour le criblage à haut débit de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et de la génétique des micro-algues
Procédés de production
Procédés de purification ou extraction
Caractérisation de leurs propriétés
Les métabolites secondaires d’origine microbienne
• Les peptides d’origine non-ribosomique et les polycetides
• Les peptides d’origine non-ribosomique:
- synthétisés par de très grandes protéines multi-
fonctionnelles (NonRibosomal Peptide Synthetases ou NRPS)
- plus de 500 monomères
- une grande biodiversité de structure : cyclique, branché…
- une grande biodiversité d’activités biologiques :
antimicrobiens, immunomodulateurs, anticancéreux…
Synthèse de la surfactine
(Sieber and Marahiel, 2005, Chem. Rev., 105, 715-738)
La synthèse peptidique non-ribosomique
0
50
100
150
200
250
300
350
400
no
mb
re d
e p
ub
licat
ion
s
années
Caboche et al., NAR, 2008
NORINE: une banque de données internationale
Recherche de peptides nonribosomiques chez les cyanobactéries et les « protistes »
(Thèse FRIA Loic Meunier Promoteurs Denis Beaurain et Philippe Jacques)
Adl et al. 2012
Maîtrise de la physiologie et la génétique des microalgues
Transfert au niveau du procédé de production
Valorisation, extraction de la molécule d’intérêt
Analyse de l’activité biologique
Les ressources : collection de microorganismes
Utilisation des outils informatiques pour aller rechercher de nouveaux métabolites secondaires
Cytoplasm Sugar
Pyruvate
ATP, NADPH
Chloroplast
NADH ATP
ATP
Mitochondrion
Terminal products
NADH
NADH
O2
O2
Respiration
Glycolysis
Fermentation
PS2
PS1
H2O
e-
CO2 fixation
e-
Krebs Cycle
ATP
Bioenergetics in microalgae (BEAL) Cardol P.
Production de caroténoïdes par les microalgues (Amélie Corato; promoteur: F. Franck/ P. Jacques)
• Sélection de souches de microalgues vertes naturellement productrice de caroténoïdes:
• Sélection du mode de culture et du/des stress susceptibles d’activer la caroténogenèse :
• Les caroténoïdes intéressants sont principalement:
• La lutéine; le β-carotène; la cantaxanthine; l’astaxanthine
- Carence en nutriments - Forte intensité lumineuse - Stress salin
Caroténogenèse
Haematococcus pluvialis Chlorella zofingiensis Coelastrella SAG2123 Ettlia carotinosa
Exploitation de « résidus de biomasse » comme agents de dopage
Contexte Offrir des opportunités de valorisation innovantes pour les déchets/coproduits agricoles et/ou forestiers et/ou municipaux Objectifs Exploiter les molécules contenues dans ces matières premières pour - Doper la croissance de certaines microalgues - Augmenter la productivité de molécules valorisables pouvant
être extraites des microalgues
Thèse de doctorat en cours (collaboration Prof. Claire Remacle) Krystian Miazek
Chimie Biologique Industrielle (Prof. Aurore Richel) [email protected]
Source de micro-algues
Des outils pour le criblage à haut débit de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et de la génétique des micro-algues
Procédés de production
Procédés de purification ou extraction
Caractérisation de leurs propriétés
Plateforme de fermentation de 20 mL…
…à 2000 L
20
Réacteur à Biofilm
Bioréacteur à cuve agitée
Photobioréacteur à biomasse fixée
Mise en œuvre en photobioréacteur
Optimisation des performances via un contrôle de - Illumination - Ecoulement du milieu de culture - Circulation des billes Histoire des conditions (concentration, pH, lumière, …) rencontrées par les algues Scale-up du PBR 200 ml 20 litres
Source de micro-algues
Des outils pour le criblage à haut débit de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et de la génétique des micro-algues
Procédés de production
Procédés de purification ou extraction
Caractérisation de leurs propriétés
Centrifugation et filtration pilote
Lyophilisation, atomisation et séchage sur lit fluidisé à l’échelle pilote
Lyophilisation Capacité : 30kg glace/batch
Atomisation Capacité : 25 kg d’eau
évaporée/heure
Lit fluidisé Capacité : 500 g -2 kg
MS/batch
Analyse de l’activité biologique
Les ressources : collection de microorganismes
Utilisation des outils informatiques pour aller rechercher de nouveaux métabolites secondaires
Maîtrise de la physiologie et la génétique des microalgues
Transfert au niveau du procédé de production
Valorisation, extraction de la molécule d’intérêt
Laboratoire de Bioénergétique : Projet First Spin-Off ALGOPAR
• Création d’une société spin-off à l’Université de Liège dévolue à la production et à la commercialisation d’extraits de micro-algues destinés à l’industrie des cosmétiques (Projet First Spin-off 2014).
• Chef de projet: Dr. Thomas Gerards – Promoteur: Prof. Fabrice Franck
- Parfumerie fine: fragrances innovantes
(« boisés », « fougères », « marines »,…) - Skin care: huiles et beurres de micro-algues de
très haute qualité, bioactifs « détox », anti-inflammatoires, anti-oxydants,…
- Protection solaire: nouvelles molécules naturelles à haut pouvoir d’absorption UV
- Sécurité microbiologique: nouveaux conservateurs naturels issus de micro-algues pour la protection des préparations cosmétiques
- Bio-polymères - Procédés propres: Extraction par CO2
supercritique
Nos partenaires:
Sources de financement
• Fonds propres MiPI : 150.000 euros
• Grant ERC Pierre Cardol : 1.844.000 euros
• Fonds Feder : 1.193.000 euros
• Bourse Agriculture Is Life (TERRA) de Krystian Miazek
• Bourse FRIA de Loic Meunier
• Bourse TERRA d’Amélie Corato
• Projet ITN Marie Curie OPTIMALG