Ce stage a déjà été attribué
Nom et coordonnées des deux responsables de stage
- Martin LAVIALE (Post-doc UPMC/INRIA, martin.laviale@obs-vlfr.fr) & Antoine SCIANDRA (DR CNRS, sciandra@obs-vlfr.fr): Laboratoire d’Océanographie de Villefranche/mer – LOV (UMR 7093) 181 chemin du Lazaret, 06230 Villefranche sur mer
- Cédric HUBAS (MCF MNHN, hubas@mnhn.fr): Laboratoire Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques – BOREA (UMR 7208) Equipe 6 : Source et Transfert de la Matière Organique en Milieu Aquatique (ResAqua) MNHN, DPMA, UMR BOREA, 61 rue Buffon, CP 53, 75231 Paris Cedex 05
Problématique et résultats attendus
Biofilms et importance écologique des susbtances polymériques extracellulaires (EPS)
Dans le milieu naturel, les biofilms assurent des fonctions essentielles (fixation du carbone, recyclage des nutriments, stabilisation des sédiments etc.) dans différents écosystèmes clés tels que les cours d’eau et les milieux estuariens. Les organismes qui les composent (microalgues, bactéries, champignons, protozoaires) forment des communautés complexes dont les différentes fonctions sont considérablement affectées par la structure du biofilm (épaisseur, biodiversité), qui peut présenter une organisation tridimensionnelle complexe à une échelle spatiale très réduite (< 1 mm). Cette structuration physique est assurée par la production, par les microalgues et bactéries, d’une matrice de polymères extracellulaires (EPS) qui représente entre 50 et 90% de la matière organique totale en fonction des conditions environnementales.
Valorisation industrielle des biofilms via la production d’EPS
Les microalgues ont un potentiel de valorisation biotechnologique très prometteur (biocarburants, molécules à haute valeur ajoutée, bioremédiation). De même, la valorisation industrielle de molécules telles que les EPS constitue un défi d’avenir. En effet, les marchés des polysaccharides (cosmétique, agro-alimentaire), qui constituent une partie de ces EPS, sont en forte croissance.
Dans le domaine de la production industrielle des microalgues, le choix du modèle biologique est primordial. Jusqu’à présent, des souches phytoplanctoniques à fort potentiel ont été identifiées, à la fois pour leur productivité mais aussi pour leur robustesse et la facilité de leur récolte. Pour aller plus loin, de nouveaux concepts liés au procédé de culture restent à explorer.
C’est en cela que le développement d’un système de production à base de biofilms de microalgues constitue une approche novatrice. En effet, la culture de biofilms présenteraient plusieurs avantages : 1) une productivité accrue par rapport aux systèmes « phytoplanctoniques » ; 2) une récolte plus facile ; 3) une production d’EPS qui peut être contrôlée/stimulée par les conditions de culture (lumière, température, substrat).
Néanmoins, la valorisation biotechnologique des biofilms nécessite des connaissances approfondies de ce modèle biologique, tant du point de vue conceptuel (compréhension des mécanismes de croissance et de production des EPS) que méthodologique (mise au point de techniques dédiées à l’étude de processus à micro-échelle spatiale). C’est pourquoi ce projet transdisciplinaire est porté par deux laboratoires dont les activités de recherche sont complémentaires (LOV-UPMC : écophysiologie du phytoplancton, plateforme de production de microalgues – photobioréacteurs et bassins à grande échelle, BOREA-MNHN (équipe 6) : écologie des biofilms, caractérisation chimique des biofilms – microorganismes et EPS).
Objectif du stage et résultats attendus
L’objectif du stage sera de caractériser l’effet de différents facteurs (lumière, température, substrat) sur la croissance et la production d’EPS par des biofilms simplifiés (monospécifiques) de microalgues cultivés en continu en conditions contrôlées (photobioréacteurs).
Principes méthodologiques
- Suivi des biofilms (au LOV) cultivés en continu (photobioréacteurs) dans différentes conditions susceptibles de stimuler la croissance et la production d’EPS (régime lumineux, température, substrat).
- Fingerprinting chimique (BOREA) des EPS des biofilms obtenus (acides gras, composition en monosaccharides et/ou polysaccharides, acides aminés, sucres et protéines).
Perspectives de poursuite de la recherche
Le/la stagiaire, qui sera principalement basé(e) à Villefranche, bénéficiera d’un réseau de collaboration dynamique. En effet, ce stage s’intègre aux différents projets ANR en cours, portant sur la sélection variétale de souches de microalgues (Facteur 4, coord. IFREMER) et le développement d’une plateforme de production (Purple Sun, INRIA). Un projet axé sur la valorisation des biofilms a également été resoumis (Infinite Leaf, ECP). Ce stage pourrait donc déboucher sur une thèse.
Ce stage s’intègre aussi dans les projets pluridisciplinaires portés par l’équipe ResAqua ou dans lesquels elle est partenaire (ANR-Chlorindic, SU-MicroBE, EC2CO-ISLAY).
Ce sujet de stage a fait l'objet d'une demande de financement (gratification + missions) à l'appel d'offre master-CARESE de Sorbonne Université