La microscopie à force atomique pour optimiser la récolte des microalgues

Les microalgues représentent aujourd'hui une ressource prometteuse pour la production de biocarburants. Cependant, l'inefficacité des méthodes de récolte freinent leur exploitation à grande échelle. Des chercheurs du Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés et de la fédération de recherche Fermat montrent l'apport de la microscopie à force atomique (AFM) pour décrypter les interactions entre les microalgues et leur environnement, et ainsi comprendre les mécanismes qui permettent leur récolte par floculation/flottation.


Récolter les microalgues consiste à les séparer de leur milieu de culture aqueux, où leur concentration est faible, tout en conservant leur paroi intacte. Technique de récolte prometteuse, la flottation consiste à générer des bulles d'air dans une suspension de microalgues. Les cellules s'y fixent, ce qui conduit à leur accumulation en surface. L'efficacité de cette technique peut être améliorée grâce à la floculation préalable des cellules en larges flocs, facilement séparables de l'eau par les bulles en ascension. Des chercheurs du Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (LISBP, CNRS/INRA/INSA Toulouse) et de la Fédération de recherche "Fluides, énergie, réacteurs, matériaux et transferts" (Fermat, CNRS/INRA/Université Toulouse III - Paul Sabatier/INP Toulouse/INSA Toulouse) ont cherché à mieux cerner les mécanismes à l'origine de l'adhésion des microalgues entre elles.

Leur approche a d'abord permis à l'échelle de populations entières de Phaeodactylum tricornutum, de quantifier la formation de flocs en présence d'hydroxyde de magnésium, un floculant naturel qui se forme dans le milieu de culture à pH élevé.

Ensuite, les chercheurs sont descendus à l'échelle cellulaire, grâce à la microscopie à force atomique (AFM), pour sonder les changements structuraux des parois induits par ces conditions. Enfin, une stratégie originale a été développée pour fonctionnaliser les pointes AFM directement avec les particules d'hydroxyde de magnésium, et ainsi comprendre les interactions moléculaires entre les cellules et l'hydroxyde. Ces résultats expliquent les mécanismes sous-jacents à la floculation/flottation des microalgues et ouvrent de nouvelles voies pour optimiser leur récolte.

Références publication:
Towards a better understanding of the flocculation/flotation mechanism of the marine microalgae Phaeodactylum tricornutum under increased pH using atomic force microscopy,
C. Formosa-Dague, V. Gernigon, M. Castelain, F. Daboussi and P. Guiraud
Algal Research 33 (2018) 369–378
https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.06.010

Contacts chercheurs:
Cécile Formosa-Dague, LISBP
Pascal Guiraud, LISBP