La physicochimie des surfaces de microalgues au centre d’enjeux environnementaux et biotechnologiques

Les microalgues vertes suscitent depuis quelques années un intérêt majeur dans différents secteurs industriels et environnementaux. Leurs atouts sont nombreux : elles sont une ressource prometteuse et durable pour la production de biocarburants et fournissent des macronutriments bénéfiques à l’alimentation, la pharmaceutique ou encore la cosmétique. Du point de vue environnemental, les microalgues accumulent de nombreux polluants, ce qui en fait des substrats intéressants pour la bioremédiation mais également des acteurs clefs des transferts de contaminants dans les chaines alimentaires dont elles sont le maillon initial.

Des scientifiques du CNRS Terre & Univers (voir encadré), ont révélé les propriétés physicochimiques de surface de microalgues qui sont à l’origine de leur stabilité colloïdale, c’est-à-dire de leur capacité à interagir en milieu aqueux et à former des agrégats cellulaires nécessaires à leur récolte1 . Les propriétés mises en lumière sont également importantes pour la compréhension des interactions entre microalgues et contaminants.

L’étude2  montre que la surface de la microalgue Chlorella vulgaris est chargée négativement et qu’elle est perméable aux ions et aux flux3 . Aussi, la spatialisation des charges électrostatiques dans la couche périphérique de ces cellules est intrinsèquement fonction des propriétés de pH et de salinité de la phase aqueuse où elles évoluent. Les variations de l’acidité du milieu permettent ainsi de moduler les contributions électrostatique, hydrophobe et pont-hydrogène des interactions entre microalgues. Enfin, l’étude révèle le rôle important joué par certains processus physiologiques opérant chez ces organismes photosynthétiques sur leurs propriétés de surface. 

Ces résultats offrent un nouvel éclairage sur la physicochimie de ces systèmes cellulaires complexes et ouvrent des perspectives très prometteuses pour le contrôle et l’optimisation des conditions qui favoriseraient une exploitation industrielle de grande ampleur de cette bioressource.

• 1La collecte des microalgues est généralement réalisée par des processus de floculation ou de flottation générant des coûts énergétiques et opérationnels importants.
• 2Les résultats ont été obtenus par la combinaison de techniques physicochimiques multi-échelles (moléculaire, cellulaire, populationnelle).
• 3Il s’agit ici des ions du milieu aqueux environnant et des flux interfaciaux de liquide tels que générés par migration cellulaire.