Les lipides des microalgues

Les lipides des microalgues 

Les microalgues ont la capacité de produire de bonnes quantités de lipides, pouvant aller de 1,5 à 75 % par poids sec (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016). La production et l’accumulation de lipides dépendent des espèces, du milieu de culture et du mode trophique employé. Plusieurs espèces d’algues vertes ont été étudiées quant à leur capacité à produire des lipides utilisables pour la production de biodiésel. La littérature abonde d’information sur ce produit par rapport à d’autres bioproduits issus des lipides algaux. Il a été rapporté que Auxenochlorella prothothecoides, Chlorella vulgaris, Chlamydomonas rheinhardii et Dunaliella salina sont de bons candidats potentiels pour cette production (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016). Pour qu’une espèce soit considérée comme étant un bon candidat pour son utilisation dans la production de biocarburants, certains critères doivent être rencontrés (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016). Tout d’abord, il a été mentionné que les espèces d’eau douce étaient préférées aux espèces marines en raison de la contamination possible du biodiésel avec le sodium. Par la suite, les microalgues doivent être robustes afin de pouvoir s’adapter à différents milieux complexes comme les eaux usées et de résister à l’invasion de microorganismes indésirables. Les taux de croissance doivent être rapides à court terme. La productivité des lipides doit être élevée et le profil lipidique doit contenir un taux adéquat d’ acides gras saturés et insaturés. Finalement, afin de réduire les coûts de production et de traitement de la biomasse, les microalgues choisies devraient idéalement avoir une membrane cellulaire avec une faible adhérence au système de culture et elle devrait permettre la perméabilité de certains solvants pour faciliter l’extraction des acides gras ou autres composants. La présence de pigments de haute valeur est également attendue.

Catégories de lipides 

Les microalgues produisent une grande variété de lipides tels que les lipides neutres, les lipides polaires, les esters de cire, les hydrocarbures, les dérivés prénylés (ex. caroténoïdes, terpènes) et les dérivés pyrroliques (ex. chlorophylles) (Sharma et al. 2012). En général, les lipides produits par les microalgues peuvent être classés en deux grandes catégories. La première représente les lipides polaires, aussi nommés lipides structuraux, et regroupe, entre autres, les phospholipides et les glycolipides (D’Alessandro et Antonisi Filho 2016; Sharma et al. 2012). Les lipides de cette catégorie possèdent une teneur élevée en acides gras polyinsaturés et représentent des nutriments essentiels pour les animaux aquatiques et les humains (Sharma et al. 2012). Les lipides polaires et les stérols jouent un rôle important dans les composants structuraux des membranes cellulaires (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016; Sharma et al. 2012). Tout d’abord, ils agissent comme barrière perméable sélective pour les cellules et les organites. De plus, certains de ces lipides fournissent une matrice pour opérer de nombreux processus métaboliques et participent au mécanisme de la fusion membranaire. Enfin, en plus d’avoir une fonction structurelle, certains lipides polaires agissent comme intermédiaires clés (ou précurseurs d’intermédiaires) dans les voies de signalisation cellulaire et interviennent dans la réponse aux changements environnementaux (Sharma et al. 2012) .

La seconde catégorie est représentée par les lipides neutres, ou de stockage, qUi se composent, entre autres, des acylglicérides (tri, di- et monoglycérides) et des acides gras libres (D’Alessandro et Antonisi Filho 2016; Sharma et al. 2012). Ces derniers, principalement présents sous forme de triacylglycérol (TAO), peuvent être transestérifés pour produire du biodiesel ou autres produits à valeur ajoutée (Sharma et al. 2012). La plupart des microalgues produisent des TAOs qui contiennent en majorité des acides gras saturés et mono insaturés, mais certaines espèces ont la capacité d’accumuler de grande quantité d’acides gras polyinsaturés à longue chaîne (Bigogno et al. 2002; Sharma et al. 2012). En plus de jouer un rôle de stockage d’énergie, il a été rapporté que les acides gras polyinsaturés à longue chaîne servent également de réservoir d’acides gras spécifiques qui peuvent être utilisés lors d’un changement soudain de conditions environnementales permettant une réorganisation membranaire adaptative rapide (Bigogno et al. 2002; Khozin Goldberg et Cohen 2006; Makewicz et al. 1997; Sharma et al. 2012) .

Les acides gras 

Les acides gras présents dans les lipides des microalgues sont des acides carboxyliques possédant des chaînes de 4 à 6 carbones (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016). Trois types d’acides gras sont rencontrés. Il y a les acides gras saturés, qui ne possèdent pas d’insaturation, les monoinsaturés, qui possèdent une seule liaison insaturée et finalement, les di-tri et polyinsaturés, qui possèdent deux, trois et plus de trois liaisons insaturées (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016). La composition des acides gras influence la qualité du biodiésel produit. Lorsque de grandes quantités d’acides gras polyinsaturés sont produites, le biodiésel obtenu possède une bonne propriété d’écoulement à froid, mais une faible stabilité d’oxydation (Knothe 2005). À l’inverse, lorsqu’il y a de grandes quantités d’acides saturés et monoinsaturés produites, le biodiésel possède une bonne stabilité, mais peut avoir des problèmes d’écoulement à froid (Jeong et al. 2008; Ramos et al. 2009; Yeh et Chang 2012).

Induction des lipides 

Dans des conditions de croissance optimales, les microalgues sont en mesure de produire de grande quantité de biomasse. En revanche, la teneur en lipides produits est assez faible, représentant seulement 5 à 20 % de leur poids sec (Sharma et al. 2012). Lors de conditions défavorables, les microalgues ont la capacité de modifier leur métabolisme lipidique pour répondre aux changements environnementaux (Guschina et Harwood 2006; Sato et al. 2000; Schuhmann et al. 20 Il). Elles modifient leurs voies de biosynthèse des lipides vers la formation et l’accumulation de lipides neutres, principalement sous forme de TAG, permettant d’augmenter la teneur en lipides représentant 20 à 50 % de leur poids sec (Sharma et al. 2012). Bien que l’accumulation et la production de T AG dépendent également de la génétique des individus, il a été rapporté que les nutriments (ex. azote et phosphore), la salinité, la température, l’intensité lumineuse et le pH et sont les facteurs qui influencent le plus l’accumulation de lipides induite par le stress (D’Alessandro et Antoniosi Filho 2016; Sharma et al. 2012).