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Institut National des Sciences et Technologies de la Mer

Présenté par : Mlle : MEZHOUD NAHLA

16èmes Journées Scientifiques sur les Résultats de la Recherche Agricoles

Laboratoire de Biodiversité et de biotechnologie Marine de L’INSTM

Culture et modélisation de la croissance Culture et modélisation de la croissance de deux espèces de microalgues de deux espèces de microalgues

thermophiles issues des eaux thermophiles issues des eaux géothermales de Bechima (sud tunisien)géothermales de Bechima (sud tunisien)

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Notre travail s’intéresse à deux espèces isolées à partir des eaux thermales de Bechima

T°C = 45°C

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Desmideaceae :Cosmarium sp

Chroococcacea :Chroococcus sp

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Les desmideceae : prolifèrent dans des eaux , T°C comprise entre 22°C et 30°C

(Coesel et Wardenaar 1990 et Maria da Garça et al 2005)

Les Cyanobactéries: ont des optimums de croissance ne dépassent pas 35°C

(Reynolds et Walsby., 1975)

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Les microalgues thermophiles

45 et 73 °C (Edwards et al 1997, Yun., 1986)

Modifications physiologiques

Production de substances bioactives thermostables

Domaine de la biotechnologie

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Objectif

Etudier l’effet de la température et l’intensité lumineuse sur la

croissance de ces deux espèces

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Matériel et méthodesMatériel et méthodes

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Modélisation et optimisation Modélisation et optimisation de la croissancede la croissance

deux facteurs :

Intensité lumineuse (Lum) 20-85-150 µmoles photons m-2 s-1

Température (Temp) 22-34-42 ° C

Sur la réponse en : Nombre maximal (Nbmax) La vitesse maximale instantanée (Vit max)

La technique des plans d’expériencesen utilisant le logiciel (MODDE7)

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ErlenmeyerSeringue

Agitateur rotatif

Tubes fluorescents

Dispositif de l’expérience

Mise en cultureMise en culture

Thermostat

Milieu Zarrouk : pH = 7.7

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Multisizer 3 Coulter Counter

Comptage cellulaire

Les prélèvements sont réalisés à raison d’un par jour, à heure fixe.

Chaque échantillon en triplicata

Cinétique de la croissance

Nombre maximal et Vitesse instantanée

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  Conditions

Cosmarium sp Chroococcus sp

N° T(°C)

I(µmole

s photon m-2 s-

1)

Nb Max(106 C/ml)

Vit Max(106

 /ml/J)

Nb Max(106 C/ml)

Vit Max(106

C /ml/J)

1 22 20 3.14 0.14 1.95 02 34 20 1.21 0.08 4.51 0.693 42 20 0.40 0.05 3.81 1.674 22 85 6.57 0.79 5.31 0.685 34 85 2.3 0.29 20.10 3.446 42 85 2.23 0.40 14.67 2.377 22 150 7.38 0.70 3.92 0.398 34 150 3.19 0.35 27.02 2.669 42 150 3.15 0.55 15.17 6.2310 34 85 0.92 0.19 12.34 3.3111 34 85 1.37 0.29 16.66 5.24

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Un plan factoriel à trois niveaux avec interaction ( 32).Le modèle mathématique :Le modèle mathématique :

Yi : réponse (Vit max, ou Nb max).β0 : constante du modèle.β1 et β2 : coefficients linéaires correspondants à chaque facteurs à part Température (Temp) et intensité lumineuse (Lum).β11 et β22 : coefficients quadratiques correspondants à chaque facteurs à part.β12 : coefficient de l’interaction des deux facteurs.e: résidu ou l'erreur.

Yi = β0 + β1* Temp + β2* Lum + β11* Temp ² + β22* Lum ² + β12 * Temp * Lum + e

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RésultatsRésultats

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Effets des facteurs température et intensité lumineuse sur Nb Max

P Value

Constante 0.00568215Temp 0.00844668Lum 0.00688159

Temp*Temp 0.0232169Lum*Lum 0.785604Temp*Lum 0.351201

Cosmarium spCosmarium sp

02/12/2009 15

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

Nb Max

R2Q2Model ValidityReproducibility

MODDE 7 - 24/10/2009 23:44:23

Réajustement du modèle

0.9170.9170.7830.783 0.820.82

0.90.9

Paramètres du modèle après réajustement

> 0.7> 0.5 > 0.25

> 0.5

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Effets des facteurs température et intensité lumineuse sur Vit max

P Value

Constant 0.000270582Temp 0.00371275Lum 0.00635396

Temp*Temp 0.000666629Lum*Lum 0.101042Temp*Lum 0.0151698

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Les paramètres du modèle

0.9870.987 0.9480.948 0.930.93 0.950.95> 0.7 > 0.5 > 0.25 > 0.5

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Nb max = 2.36524 e7 – 1.28053 e6 Temp + 23003.4 Lum + 17065 Temp2

Les équations des deux modèles  :

Vit max = 4.24588 106 – 224043 Temp – 2615.97 Lum + 2893.18 Temp2 – 15.1635 Lum2 + 215.704 Temp *Lum

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Effet combiné de la température et de l’intensité lumineuse

Nb max/ml Vit max

7.19 106 C/ml 0.79 106 C/ml/j8585

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P Value

Constante 0.000503567Temp 0.00396868Lum 0.00037787

Temp*Temp 0.0043898Lum*Lum 0.0035224Temp*Lum 0.511352

Effets des facteurs température et intensité lumineuse sur Nb Max

Chroococcus spChroococcus sp

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0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

Nb Max~

R2Q2Model ValidityReproducibility

MODDE 7 - 29/11/2009 15:26:07

Paramètres du modèle après réajustement

0.9740.974 0.9100.9100.810.81

0.980.98> 0.7 > 0.5

> 0.25

> 0.5

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Effets des facteurs température et intensité lumineuse sur Vit max

P Value

Constante 0.0003482Temp 0.00978986Lum 0.0177857

Temp*Temp 0.156635Lum*Lum 0.0825469Temp*Lum 0.355714

02/12/2009 23

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

Vit Max~

R2Q2Model ValidityReproducibility

MODDE 7 - 29/11/2009 16:04:43

0.8940.894

0.5530.553 0.520.52

0.960.96

Paramètres du modèle après réajustement

> 0.7

> 0.5 > 0.25

> 0.5

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Les équations des deux modèles  :

Nb max -0.5= 0.00214591 – 8.52613 e-5 Temp– 6.6248 e-6 Lum + 1.16952 e-6 Temp2 + 2.7738 e-8 Lum2

Vit max 0.25= -87.1199 + 5.31692 Temp + 0.451036 Lum – 0.0645205 Temp2 – 0.00189046 Lum2

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Effet combiné de la température et de l’intensité lumineuse

Nb max/ml Vit max

36.436.4 119119

26 1026 1066c/mlc/ml

1191194141

5.9 105.9 106 6 c/ml/jc/ml/j

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L’optimum thermique de la croissance de Cosmarium spest inférieur à celui qui prévaut dans le milieu naturel

de la zone de prélèvement.

Conclusion

Maximas de croissance :

=> témoigne la grande capacité d’adaptation thermique

22°C /150 µmoles photons m-2 s-1 Nb max (7.19 106 C/ml)

22°C /85 µmoles photon m-2 s-1 Vit max (0.79 106 C/ml/J)

Alors que dans les milieu naturel , l’espèce survie à des T°C > 45°C

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L’optimum thermique obtenu de Chroococcus sp est proche à celui qui prévaut dans le milieu naturel de la zone de

prélèvement.

36,4°C /119 µmoles photon m-2 s-1 Nb max (26 106 C/ ml)

41°C/119 µmoles photon m-2 s-1 Vit Max (5.9 106 C /ml/J)

=> ce qui montre le caractère thermophile de cette espèce

Maximas de croissance :

Milieu naturel , l’espèce survie à des T°C > 45°C

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Exploiter les potentiels de ces deux espèces au service des industries et de la recherche

Recherche d’actifs innovants de ces microalgues issues des eaux géothermales du sud tunisien ( Bechima ) :

les molécules thermostables responsables de la survie des ces microalgues dans ces eaux à forte température

PerspectivesPerspectives

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votrevotreMerciMercipourpourattentionattention