Culture et modélisation de la croissance de deux espèces de microalgues thermophiles issues des eaux géothermales de Bechima (sud tunisien)

1. 02/12/2009 1
Institut National des Sciences
et Technologies de la Mer
Présenté par :
Mlle : MEZHOUD NAHLA
16èmes Journées Scientifiques sur les Résultats de la Recherche Agricoles
Laboratoire de Biodiversité et de biotechnologie Marine de L’INSTM
Culture et modélisation de la croissanceCulture et modélisation de la croissance
de deux espèces de microalguesde deux espèces de microalgues
thermophiles issues des eauxthermophiles issues des eaux
géothermales de Bechima (sud tunisien)géothermales de Bechima (sud tunisien)

2. 02/12/2009 2
Notre travail s’intéresse à deux espèces isolées à
partir des eaux thermales de Bechima
T°C = 45°C

3. 02/12/2009 3
Desmideaceae :
Cosmarium sp
Chroococcacea :
Chroococcus sp

4. 02/12/2009 4
Les desmideceae : prolifèrent dans des eaux , T°C
comprise entre 22°C et 30°C
(Coesel et Wardenaar 1990 et Maria da Garça et al 2005)
Les Cyanobactéries: ont des optimums de croissance ne
dépassent pas 35°C
(Reynolds et Walsby., 1975)

5. 02/12/2009 5
Les microalgues thermophiles
45 et 73 °C (Edwards et al 1997, Yun., 1986)
Modifications physiologiques
Production de substances
bioactives thermostables
Domaine de la biotechnologie

6. 02/12/2009 6
Objectif
Etudier l’effet de la température et l’intensité
lumineuse sur la
croissance de ces deux espèces

7. 02/12/2009 7
Matériel et méthodesMatériel et méthodes

8. 02/12/2009 8
Modélisation et optimisationModélisation et optimisation
de la croissancede la croissance
deux facteurs :
 Intensité lumineuse (Lum) 20-85-150 µmoles photons m-2
s-1
 Température (Temp) 22-34-42 ° C
Sur la réponse en :
 Nombre maximal (Nbmax)
 La vitesse maximale instantanée (Vit max)
La technique des plans d’expériences
en utilisant le logiciel (MODDE7)

9. 02/12/2009 9
Erlenmeyer
Seringue
Agitateur rotatif
Tubes fluorescents
Dispositif de l’expérience
Mise en cultureMise en culture
Thermostat
Milieu Zarrouk : pH = 7.7

10. 02/12/2009 10
Multisizer 3 Coulter Counter
 Comptage cellulaire
Les prélèvements sont réalisés à raison d’un par jour,
à heure fixe.
Chaque échantillon en triplicata
Cinétique de la croissance
Nombre maximal et Vitesse
instantanée

11. 02/12/2009 11
Conditions Cosmarium sp Chroococcus sp
N° T
(°C)
I
(µmole
s
photon
m-2
s-
1
)
Nb Max
(106
C/ml)
Vit Max
(106
/ml/J)
Nb Max
(106 C/ml)
Vit Max
(106
C /ml/J)
1 22 20 3.14 0.14 1.95 0
2 34 20 1.21 0.08 4.51 0.69
3 42 20 0.40 0.05 3.81 1.67
4 22 85 6.57 0.79 5.31 0.68
5 34 85 2.3 0.29 20.10 3.44
6 42 85 2.23 0.40 14.67 2.37
7 22 150 7.38 0.70 3.92 0.39
8 34 150 3.19 0.35 27.02 2.66
9 42 150 3.15 0.55 15.17 6.23
10 34 85 0.92 0.19 12.34 3.31
11 34 85 1.37 0.29 16.66 5.24

12. 02/12/2009 12
Un plan factoriel à trois niveaux avec interaction ( 32
).
Le modèle mathématique :Le modèle mathématique :
Yi : réponse (Vit max, ou Nb max).
β0 : constante du modèle.
β1 et β2 : coefficients linéaires correspondants à chaque facteurs à part
Température (Temp) et intensité lumineuse (Lum).
β11 et β22 : coefficients quadratiques correspondants à chaque facteurs à part.
β12 : coefficient de l’interaction des deux facteurs.
e: résidu ou l'erreur.
Yi = β0 + β1* Temp + β2* Lum + β11* Temp ² + β22* Lum ²
+ β12 * Temp * Lum + e

13. 02/12/2009 13
RésultatsRésultats

14. 02/12/2009 14
Effets des facteurs température et intensité lumineuse
sur Nb Max
P Value
Constante 0.00568215
Temp 0.00844668
Lum 0.00688159
Temp*Temp 0.0232169
Lum*Lum 0.785604
Temp*Lum 0.351201
Cosmarium spCosmarium sp

15. 02/12/2009 15
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Nb Max
R2
Q2
Model Validity
Reproducibility
MODDE 7 - 24/10/2009 23:44:23
Réajustement du modèle
0.9170.917
0.7830.783 0.820.82
0.90.9
Paramètres du modèle après réajustement
> 0.7
> 0.5 > 0.25
> 0.5

16. 02/12/2009 16
Effets des facteurs température et intensité lumineuse
sur Vit max
P Value
Constant 0.000270582
Temp 0.00371275
Lum 0.00635396
Temp*Temp 0.000666629
Lum*Lum 0.101042
Temp*Lum 0.0151698

17. 02/12/2009 17
Les paramètres du modèle
0.9870.987 0.9480.948 0.930.93 0.950.95
> 0.7
> 0.5 > 0.25 > 0.5

18. 02/12/2009 18
Nb max = 2.36524 e7
– 1.28053 e6
Temp + 23003.4 Lum +
17065 Temp2
Les équations des deux modèles :
Vit max = 4.24588 106
– 224043 Temp – 2615.97 Lum + 2893.18
Temp2
– 15.1635 Lum2
+ 215.704 Temp *Lum

19. 02/12/2009 19
Effet combiné de la température
et de l’intensité lumineuse
Nb max/ml Vit max
7.19 106
C/ml
0.79 106
C/ml/j
8585

20. 02/12/2009 20
P Value
Constante 0.000503567
Temp 0.00396868
Lum 0.00037787
Temp*Temp 0.0043898
Lum*Lum 0.0035224
Temp*Lum 0.511352
Effets des facteurs température et intensité lumineuse sur
Nb Max
Chroococcus spChroococcus sp

21. 02/12/2009 21
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Nb Max~
R2
Q2
Model Validity
Reproducibility
MODDE 7 - 29/11/2009 15:26:07
Paramètres du modèle après réajustement
0.9740.974 0.9100.910
0.810.81
0.980.98
> 0.7 > 0.5
> 0.25
> 0.5

22. 02/12/2009 22
Effets des facteurs température et intensité lumineuse
sur Vit max
P Value
Constante 0.0003482
Temp 0.00978986
Lum 0.0177857
Temp*Temp 0.156635
Lum*Lum 0.0825469
Temp*Lum 0.355714

23. 02/12/2009 23
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Vit Max~
R2
Q2
Model Validity
Reproducibility
MODDE 7 - 29/11/2009 16:04:43
0.8940.894
0.5530.553 0.520.52
0.960.96
Paramètres du modèle après réajustement
> 0.7
> 0.5 > 0.25
> 0.5

24. 02/12/2009 24
Les équations des deux modèles :
Nb max -0.5
= 0.00214591 – 8.52613 e-5
Temp– 6.6248 e-6
Lum +
1.16952 e-6
Temp2
+ 2.7738 e-8
Lum2
Vit max 0.25
= -87.1199 + 5.31692 Temp + 0.451036 Lum – 0.0645205
Temp2
– 0.00189046 Lum2

25. 02/12/2009 25
Effet combiné de la température
et de l’intensité lumineuse
Nb max/ml Vit max
36.4
36.4 119
119
26 1026 1066
c/mlc/ml
119
1194141
5.9 105.9 1066
c/ml/jc/ml/j

26. 02/12/2009 26
L’optimum thermique de la croissance de Cosmarium sp
est inférieur à celui qui prévaut dans le milieu naturel
de la zone de prélèvement.
Conclusion
Maximas de croissance :
=> témoigne la grande capacité d’adaptation thermique
22°C /150 µmoles photons m-2
s-1
 Nb max (7.19 106
C/ml)
22°C /85 µmoles photon m-2
s-1
 Vit max (0.79 106
C/ml/J)
Alors que dans les milieu naturel , l’espèce survie à des T°C > 45°C

27. 02/12/2009 27
L’optimum thermique obtenu de Chroococcus sp est proche à
celui qui prévaut dans le milieu naturel de la zone de
prélèvement.
36,4°C /119 µmoles photon m-2
s-1
 Nb max (26 106
C/ ml)
41°C/119 µmoles photon m-2
s-1
 Vit Max (5.9 106
C /ml/J)
=> ce qui montre le caractère thermophile de cette espèce
Maximas de croissance :
Milieu naturel , l’espèce survie à des T°C > 45°C

28. 02/12/2009 28
Exploiter les potentiels de ces deux espèces
au service des industries et de la recherche
Recherche d’actifs innovants de ces microalgues issues des
eaux géothermales du sud tunisien ( Bechima ) :
les molécules thermostables responsables de la survie des
ces microalgues dans ces eaux à forte température
PerspectivesPerspectives

29. 02/12/2009 29
votrevotreMerciMercipourpour attentionattention