Study of the accumulation and production conditions of soluble polysaccharides (or exopolysaccharides - EPS) from marine microalgae cultivated in photobioreactors

Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes de synthèse des exopolysaccharides de Porphyridium cruentum et l’optimisation de leurs productions en photobioréacteur. Afin de répondre à cet objectif, l’effet de la salinité et de la lumière ont principalement été étudiés. La salinité est un paramètre influençant fortement le métabolisme des carbohydrates de Porphyridium cruentum favorisant la production de biomasse pour une salinité médiane, l’accumulation d’amidon en condition hypo-osmotique et l’accumulation de glycosides (plus particulièrement de floridoside) en condition hyper-osmotique. Le MRPA (Mean rate of Photon Absorption) a été utilisé afin d’évaluer le comportement de la microalgue rouge en condition de stress lumineux ainsi qu’en photo limitation. La première partie de cette étude a permis de montrer que Porphyridium cruentum est un organisme sensible à la lumière, présentant une section efficace d'absorption 7 fois inférieure à la microalgue verte Chlorella vulgaris. Dans une deuxième partie, différents niveaux de stress lumineux ont été imposés à la microalgue rouge, les résultats ont démontré qu’à partir d’une valeur seuille l’augmentation du MRPA permet d’accélérer fortement la production de polysaccharides (sous forme d’amidon et de BPS dans un premier temps et sous forme de RPS lors d’un stress prolongé). L’association du stress osmotique et lumineux a permis de développer un protocole permettant de valoriser la biomasse de Porphyridium cruentum à façon dans le but de produire en condition hyper-osmotique contrôlée du floridoside ou en condition hypo-osmotique pour des MRPA élevées des polysaccharides.This thesis concerns the study of the mechanisms implicated in Porphyridium cruentum exopolysaccharides synthesis and the optimization of their production in photobioreactors. In order to achieve this objective, the effect of salinity and light were mainly studied. Salinity is a parameter which affect the carbohydrates metabolism of Porphyridium cruentum favouring biomass production at median salinity, starch accumulation in hypo-osmotic conditions and glycoside accumulation (more particularly floridoside) in hyper-osmotic conditions. MRPA (Mean rate of Photon Absorption) was used to evaluate the behaviour of red microalgae in light stress conditions and in photo limitation. The first part of this study showed that Porphyridium cruentum is a light-sensitive organism with an effective absorption cross section 7 times smaller than the green microalgae Chlorella vulgaris. In the second part, different levels of light stress were imposed on the red microalgae, the results showed that from a threshold value the increase in MRPA allows to strongly accelerate the production of polysaccharides (in the form of starch and BPS in a first step and in the form of RPS during a prolonged stress).The combination of osmotic and light stress has made it possible to develop a protocol to valorise the biomass of Porphyridium cruentum in order to produce floridoside in controlled hyper-osmotic conditions or polysaccharides for hypo-osmotic conditions coupling with high MRPA