Evaluation des microalgues sélectionnées en Nouvelle-Calédonie comme source potentielle d'anti-oxydants naturels : identification des molécules anti-radicalaires et stimulation de leur biosynthèse par orientation métabolique

Abstract

The demand has increased for natural antioxidant as an alternative to synthetic antioxidant for food, cosmetic and nutraceutical industry. Most natural antioxidant currently available on the market are derived from terrestrial plant. However, microalgae, with their chemodiversity, productivity and controlled cultivation possibilities, are a promising source of antioxidant. The objective of this thesis is to evaluate the potential of microalgae isolated in New Caledonia as a source of natural antioxidants. About thirty species of microalgae were isolated in the caledonian lagoon for their high growth rate by a dilution-exclusion method. A screening of antioxidant activity was then carried out on twelve species, grown at two light intensities (low and high), using four different antioxidant assays: DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity), ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) and TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances). The results of the antioxidant screening showed the need to use several antioxidant assays and the significant impact of light intensity on antioxidant activity. The screening also highlighted two species of interest, Nephroselmis sp. and Tetraselmis sp.. The influence of some culture parameters on antioxidant activity was studied for these two species. Nephroselmis sp. has a strong capacity to scavenge peroxyl radicals owing to its high carotenoid content. In addition, this species has a carotenoid of interest that is still little studied, siphonaxanthin. It has been shown that the cultivation of Nephroselmis sp. should not be limited in nitrogen to promote the production of antioxidant carotenoids, in particular siphonaxanthin.Tetraselmis sp. has been shown to have a strong capacity to inhibit lipid peroxidation. The study of the influence of pH (6.5 and 8.5) and culture mode (batch vs. continuous) on the antioxidant activity and photophysiology of Tetraselmis sp. highlighted the importance of these two parameters on the antioxidant activity which is optimized when the microalgae is in a good physiological state. These results reveal the potential of microalgae isolated in New Caledonia as a source of natural antioxidants, and the high impact of culture conditions on antioxidant activity. Knowledge of the different mechanisms must now be deepened on cellular models and the origin of the molecules involved must be characterized by a metabolomic approach.Une demande croissante d’antioxydants naturels alternatifs aux antioxydants synthétiques a émergé dans l’industrie agroalimentaire, cosmétique et nutraceutique. La majorité des antioxydants naturels actuellement disponibles sur le marché sont issus des végétaux terrestres, cependant les microalgues par leur chimiodiversité, leur productivité et les possibilités de culture contrôlée offrent un grand potentiel. L’objectif de cette thèse est d’évaluer le potentiel de microalgues isolées en Nouvelle-Calédonie comme source d’antioxydants naturels. Une trentaine d’espèces de microalgues ont été isolées dans le lagon calédonien sur un critère de croissance par une méthode de dilution-exclusion. Un criblage de l’activité antioxydante a ensuite été réalisé sur douze de ces espèces, cultivées à deux intensités lumineuses (faible et forte) en utilisant quatre tests antioxydants différents : DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity), ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) et TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances). Les résultats du criblage antioxydant ont montré l’importance d’utiliser plusieurs tests antioxydants et l’impact notable de l’intensité lumineuse sur l’activité antioxydante. Le criblage a également permis de mettre en évidence deux espèces d’intérêt Nephroselmis sp. et Tetraselmis sp. pour lesquelles l’influence de certains paramètres de culture sur l’activité antioxydante a été étudiée. Nephroselmis sp. a une forte capacité à neutraliser les radicaux peroxyles grâce à un contenu important en caroténoïdes, et contient un caroténoïde d’intérêt encore peu étudié, la siphonaxanthine. Il a été montré qu’il était nécessaire que la culture de Nephroselmis sp. ne soit pas limitée en azote pour favoriser la production de caroténoïdes antioxydants, en particulier la siphonaxanthine.Tetraselmis sp. a montré une forte capacité à inhiber la peroxydation des lipides. L’étude de l’influence du pH (6,5 et 8,5) et du mode de culture (batch vs continu) sur l’activité antioxydante et la photophysiologie de Tetraselmis sp. ont mis en évidence l’importance de ces deux paramètres sur l’activité antioxydante qui est optimisée lorsque la microalgue est dans un bon état physiologique. Ces résultats révèlent le potentiel des microalgues isolées en Nouvelle-Calédonie comme source d’antioxydants naturels, et l’impact important des conditions de culture sur l’activité antioxydante. La connaissance des différents mécanismes doit maintenant être approfondie sur des modèles cellulaires et l’origine des molécules impliquées doit être caractérisée par une approche métabolomique