Micro algues

Claude Gudin est biologiste, et il se passionne pour des végétaux microscopiques peu étudiés : les micro algues...

Claude Gudin
Alors, voilà comment se manifeste à nous le monde invisible qui nous entoure. Les micro-algues sont en permanence absolument partout et dès qu'une condition devient favorable : la présence d'une forte humidité, la présence de lumière comme c'est le cas dans ce conifère, elles se manifestent à nous et deviennent visibles. Et c'est comme ça qu'on arrive à se rendre compte de l'importance de tout ce monde microbien invisible qui, de temps en temps, par sa couleur, se manifeste à nous.

Il est vrai que les micro algues nous en font voir de toutes les couleurs. Mais, dans ces belles couleurs se cachent des substances qui seront peut-être les médicaments de demain...

Claude Gudin
Alors, ici, on est devant le miracle des pluies sanglantes qui portent bien leur nom. En fait, c'est encore une façon qu'ont trouvée les algues microscopiques pour se manifester, pour attirer notre attention. Lorsque, après des fortes pluies d'orage, lorsqu'on a une belle journée d'ensoleillement comme aujourd'hui, eh bien, les quelques Haematococcus pluvialis, qui sont dans ce bassin, se mettent à proliférer, à se développer et donnent ces grandes coulées sanglantes qui ont vraiment la texture, l'onctuosité du, du sang. Et c'est un caroténoïde qui s'appelle l’Astaxanthine qui est responsable de cette coloration de l'Haematococcus pluvialis.

Les micro algues sont vieilles comme le monde : elles colonisent la planète depuis 3 milliards et demi d'années. Pour mieux les cultiver, Claude Gudin a rassemblé ses plus précieux spécimens dans les locaux de la société Thallia Pharmaceuticals à Tarbes.

Claude Gudin
Bienvenue dans mon jardin secret. On peut ici parler de jardin puisque c'est ici que je garde ma collection de micro algues. Alors, il faut savoir qu'il existe dans la nature environ trente mille espèces de micro algues et de cyanobactéries. Et ici, on en possède à peu près cinq cents espèces. Si on met les clones des différentes espèces bout à bout, on doit arriver en gros à sept mille cultures, ce qui est déjà assez considérable comme collection. Alors, c'est en fait, un véritable jardin botanique puisque les algues et les cyanobactéries sont des micro végétaux et on les conserve comme ça soit dans des tubes, soit des flacons gélosés. Alors, elles sont, bien entendu, repiquées régulièrement comme des mini plantes sur des milieux nutritifs de façon à ne pas les perdre. Et on les repique, bien sûr, très soigneusement dans des bonnes conditions microbiologiques pour garder leur pureté. Alors, à quoi nous sert une telle collection ? On retrouve un peu l'équivalent de ce qu'on avait dans les jardins andalous avec les plantes médicinales y a mille ans. En fait, on a découvert un nouvel herbier qui est un herbier microscopique, dans lequel on va aller puiser pour essayer de déceler des matières actives pour de nouveaux médicaments.
Voilà, alors, ici, on voit un jeune Haematococcus pluvialis. On voit qu'il est en train de nager dans la préparation grâce à ses deux flagelles qui lui permettent la natation. Et on voit également que c'est une cellule qui est relativement bien verte avec un petit point rouge au milieu, mais enfin qui est bien verte. Parce qu'en fait, c'est une algue verte mais c'est une algue verte qui supporte assez mal les excès de lumière et pour se protéger de l'excès de lumière, puisque l'eau s'évapore donc il y a de plus en plus de lumière qui arrive au contact de l'algue, et pour protéger sa chlorophylle qui est fragile, qui est photosensible, elle va inventer, en quelques sortes, la lunette de soleil ou le filtre solaire et elle va se mettre à fabriquer un pigment rouge qui est un caroténoïde et c'est ainsi qu'elle va passer du vert au rouge et donner une véritable flaque de sang.
Là, dans la préparation que j'examine en ce moment, qui est d'une espèce qu'on appelle Chlamydomonas, ce sont des petites cellules ovoïdes, mais ce qui est extraordinaire chez cette petite micro algues, c'est qu'à la base de ses flagelles, elle a un espèce de petit oeil rouge qui est visible à fort grossissement, qu'on appelle un stigmate. Et ce qui est passionnant c'est que la composition chimique de ce petit oeil, c'est un caroténoïde qu'on appelle la rhodopsine et c'est très exactement le même caroténoïde que celui qui tapisse notre rétine qui constitue en quelques sortes la plaque sensible, la plaque réceptrice, photoréceptrice de notre oeil et qui nous permet actuellement de nous voir, tout du moins d'enregistrer l'image. Alors, quand je suis au bout de ce microscope et que je vois ce petit oeil rouge, à la base des flagelles, je me pose légitimement la question : qui regarde qui ? Et sur ce trajet de quelques dizaines de centimètres, c'est, en fait, pratiquement deux à trois milliards d'années qui se jouent. C'est un raccourci absolument vertigineux. Et ça, c'est le côté tout à fait passionnant du monde des micro-algues.
Alors, je vous ai gardé ma, ma petite préférée pour la fin. Je vais vous montrer une micro-algue avec laquelle j'ai passé quasiment vingt ans, vingt ans de ma vie. Elle s'appelle Porphyridium cruentum, une petite Rhodophycée pas très grosse, sphérique de 20 microns de diamètres à peu près 20 millièmes de millimètre. Et... elle est, bien sûr, très, très belle. Dans le Porphyridium cruentum, il existe un autre colorant de type caroténoïde qui est un colorant particulièrement précieux. Un colorant orange qui s'appelle la Zéaxanthine. Alors, pourquoi s'intéresser à la Zéaxanthine ? Là encore c'est un problème d'oeil. Dans les, les constituants de notre vision en couleur, on a de la lutéine et de la Zéaxanthine et il se trouve que en vieillissant, on voit souvent des dégénérescences maculaires de la rétine de l'oeil, qui se traduisent par une perte en Zéaxanthine et donc par une perte de vision progressive qui va jusqu'à la cécité. Or, réenrichir l'alimentation en Zéaxanthine permettrait sans doute de ralentir, l'évolution, l'évolution de cette maladie.

Pour produire à un échelon industriel du concentré de Zéaxanthine, Claude Gudin a inventé un procédé qui optimise la croissance de Porphyridium cruentum. Dans ces 550 mètres de tubes de plexiglas, circulent 2500 litres de culture où se développent 25 kg de ces microscopiques végétaux, c'est à dire que, dans chaque millilitre de cette soupe rouge, il y a 10 millions de micro algues...

Claude Gudin
On a ici, la partie, la partie vitale du photoréacteur qui permet de cultiver des algues microscopiques et, finalement, de reproduire artificiellement ce qui se passe dans la nature. C'est, en quelques sortes, un capteur solaire tubulaire qui permet de capter le maximum de lumière puisque, bien sûr, les micro-algues qui sont des organismes photosynthétiques ont besoin de lumière pour faire la photosynthèse, c'est à dire pour fixer du gaz carbonique et le transformer en matière vivante. On a une visualisation en direct de la photosynthèse, ici, ce qui est quand même quelque chose d'assez rare et d'unique. L'espèce de mousse blanchâtre qu'on voit à la surface des tubes est dûe à l'émission d'une substance visqueuse qui est rejetée dans le milieu de culture et qui s'émulsionne avec l'Oxygène dégagé par la photosynthèse. On voit à la fois le produit biologique de la photosynthèse qui est la biomasse, la matière vivante et l'Oxygène qu'elle produit. Bien sûr, ce qu'on ne voit pas, c'est le gaz carbonique qui est injecté dans le milieu de culture et qui est dissout. Alors, l'originalité de ce photo-réacteur, c'est le principe de la culture continue. C'est à dire qu' on ajoute en permanence une certaine quantité de solution d'engrais liquide et on soutire en permanence rigoureusement la même quantité de culture. Ce qui fait qu'en réglant le débit, on tient le robinet d'entrée et le robinet de sortie, on peut donc contrôler le temps de séjour dans le réacteur de culture. Et le temps de séjour va nous donner l'âge moyen des cellules.

Derrière ce mur, l'envers du décor, l'autre boucle de ce circuit fermé que la soupe rouge de Porphyridium met 35 minutes à parcourir... Toute une batterie automatisée de tuyaux, pompes, filtres, cuves et appareils de mesures grâce auxquels la culture peut prospérer.

Claude Gudin
On a ici une représentation globale et schématisée du procédé de culture continue. On retrouve ici notre réacteur tubulaire qui est la partie qui va permettre de recevoir l'énergie solaire nécessaire à la photosynthèse. Ce photo-réacteur est relié à une colonne air lift qui permet d'injecter l'air qui sert à pulser le liquide tout au long des tubes du photo-réacteur et également d'injecter le gaz carbonique, élément indispensable à la photosynthèse. Sur les périphériques, on voit nettement la cuve d'alimentation en milieu minéral c'est à dire une solution d'engrais stérile en quelques sortes qui est ajoutée en continu à la culture de Porphyridium cruentum alors que on soutire, dans le même temps, une quantité équivalente de culture stockée dans une cuve de récolte, qui est elle-même envoyée vers une centrifugeuse tubulaire qui va permettre de séparer la pâte de micro algues, la biomasse et d'en faire de la poudre, la poudre rouge qui est le produit final. Alors l'ensemble de procédé est relativement simple. Ce qui est moins simple, c'est le contrôle permanent de tous les paramètres, c'est à dire : la température, le PH, la qualité des sels minéraux, la qualité de tout ce qui rentre et la qualité de tout ce qui sort, le débit de CO2. Et tous ces paramètres sont enregistrés et finalement, on arrive à faire des cultures qui sont microbiologiquement propres et dont l'âge moyen est maîtrisé. Alors, on a ici la biomasse de Porphyridium cruentum telle qu'elle vient d'être sortie de la centrifugeuse. Et à partir de cette pâte rouge, on va pouvoir, par une dessication particulière, obtenir soit cette poudre comme présentation finale, soit des petites pastilles comprimées particulièrement riches en Zéaxanthine.

Ce n'est pour l'instant qu'une préfiguration de ce que l'industrie pharmaceutique pourra obtenir avec les micro algues. On en est encore aux balbutiements dans ce domaine, mais grâce à ce procédé de culture, on peut enfin envisager d'exploiter les 30 000 espèces qui dorment dans cet herbier.