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Haematococcus pluvialis Flotow


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1 réponse à ce sujet

#1 +bertrand

+bertrand

    Procaryote

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Posté 10 novembre 2006 - 04:00

Bonjour à tous,

Haematococcus pluvialis Flotow est une algue verte (Chlorophycée), contrairement à ce que son aspect macroscopique pourrait laisser croire; biflagellée unicellulaire. Pendant ses périodes végétatives, elle produit un pigment rouge caroténoïde, l'Astaxanthine. On la trouve assez fréquement dans des dépots d'eau stagnante. Je l'ai rencontré fréquement dans mon jardin dans des récipients de plastique contenant de l'eau pluviale stagnante ou elle forme un dépôt rouge dans le fond (01 – H). L'intense couleur rouge de ce dépôt est dù à la production d'astaxanthine. J'ai parfois trouvé des thalles de Nostoc commune (01 – N) dans les récipients contenant H. pluvialis et toujours une unique espèce de rotifère, Philodina roseola.

DSCN1084_750_L.jpg
01 – Haematococcus pluvialis Flotow, in situ.

J'ai souvent été intrigué par la diversité des formes que j'observais chez cette algue; parfois jusqu'à douter de l'identification que j'en faisais. Cependant, des recherches sur le web montraient la même variété morphologique; sans pour autant l'expliquer. J'ai fini par tomber sur un ou deux sites qui présentaient différents éléments de compréhension de ces aspects si divers. A ma grande surprise, j'ai découvert que cette petite algue avait bien des implications industrielles et avait fait l'objet de nombreuses études scientifiques et brevets.

CLASSIFICATION


ORDRE DES VOLVOCALES

Les cellules végétatives sont normalement flagellées (le plus souvent avec deux fouets égaux structuralement et fonctionnellement). Les Volvocales sont unicellulaires libres ou réunies en colonies. (...) Le ou les chloroplastes sont verts; les réserves sont constituées par de l'amidon (...).
P. BOURRELLY « LES ALGUES D'EAU DOUCE » T. 1 (algues vertes), p. 35

FAMILLE DES CHLAMYDOMONADACEES
Cellules toujours libres, solitaires, mobiles, portant de 1 à 4 fouets et pourvues d'une mince membrane cellulosique indéformable. (...)
Dans beaucoup de cas, stigma et vacuoles contractiles. Flagelles de même longueur (...)
P. BOURRELLY « LES ALGUES D'EAU DOUCE » T. 1 (algues vertes), p. 49

GENRE Haematococcus
Cellule solitaire, ovoïde ou ellipsoïdale portant 2 fouets égaux et entourée d'une membrane très ample, séparée du cytoplasme par une gelée. De fins prolongements plasmatiques radiaux joignent la cellule à la membrane.
P. BOURRELLY « LES ALGUES D'EAU DOUCE » T. 1 (algues vertes), p. 56-57

Haematococcus pluvialis a été décrit dès 1844, bien que des espèces qui peuvent être considérées comme synonymes aient été reconnues bien plus tôt. (cf Table 1). Il est largement répandu en Europe, en Afrique et en Amérique du nord.

Table 1 : Haematococcus pluvialis Flotow, 1844, synonymies :

1802 Volvox lacustris Girod-Chantrans
1824 Lepraria kermesina Wrangel
1824 Sphaerella Wranglelii Sommerfelt
1824 Protococcus nivalis Agardh em. Greville
1825 Chlorococcum kermesinum (Wrangel) Fries
1826 Byssus kermesina (Wrangel) Wahlenberg
1828 Haematococcus noltii Agardh
1828 Haematococcus Grevillei Agardh
1833 Protococcus monospermus Gorda
1833 Microcystis grevillei (Agardh) Kutzing
1836 Globulina kermesina (Wrangel) Turpin
1841 Discerea purpurea A. et C. Morren
1843 Protococcus cordae Meneghini
1844 Haematococcus pluvialis Flotow
1848 Protosphaera pluvialis (Flotow) Trevisan
1848 Protosphaera cordae (Meneghini) Trevisan
1849 Protococcus pluvialis (Flotow) Kutzing
1852 Chlamydococcus pluvialis (Flotow) Braun
1852 Hysginum pluviale (Flotow) Perty
1875 Haematococcus lacustris (Girod-Chantrans) Rostafinski
1896 Sphaerella pluvialis (Flotow) Wittrock
1896 Sphaerella lacustris (Girod-Chantrans) Wittrock



Le cycle de vie d'Haematococcus pluvialis :

Haematococcus pluvialis change de morphologie pendant son cycle de vie.

MACROZOÏDE :

Le Macrozoïde, grand (50 - 70 µm de diamètre), vert et biflagellé est la forme la plus commune. Les réserves sont sous forme d'amidon. Les Macrozoïdes se multiplient par simple division cellulaire.

DSCN0929_750_2.jpg
02 - Forme Macrozoïde d'Haematococcus pluvialis Flotow, Obj. plan Nikon x 40, éclairage oblique. Dans l'encadré, détail des flagelles, issu d'un autre macrozoïde.

1 : Stigma
2 : Membrane cellulosique
3 : Gangue glycoprotéique
4 : Prolongements plasmatiques
5 : Flagelles
Diam = 78 µm L = 50 µm l = 34 µm
Ep. Gangue = 22 µm Stigma = 2,5 µm

0959_1026_750.jpg
03 - Planche 01 : forme Macrozoïde d'Haematococcus pluvialis, Obj. plan Nikon x 40, éclairage oblique.
A, B, C : colonies de 4 cellules, lugol faible. On note sur la photo C que les macrozoïdes sont entourés d'une gangue commune.
D, E : Colonies de 8 cellules començant à se libérer de la gangue commune.
F : colonie supérieure à 8 cellules. J'en compte au moins 10, la logique voudrait qu'elles soient 16.










Multiplication des macrozoïdes :

La multiplication commence par une invagination au niveau du stigma (H – 02). Le corps cellulaire se scinde en deux (C – 03 dans l'encadré, les flèches soulignent les deux flagelles qui signent la forme macrozoïde).
Sur la photo E – 04, le corps cellulaire est presque totalement divisé en deux. La division est achevée sur la photo G – 05.
Sur la photo F – 06, les deux corps cellulaires sont complètement séparés. Ils s'éloignent l'un de l'autre. La gangue glycoprotéique s'étire, subit une double invagination en son milieu préludant à la séparation en deux macrozoïdes indépendants.
Au lieu de se séparer pour former deux macrozoïdes indépendants, les deux corps cellulaires néoformés peuvent de nouveau se diviser en deux (H – 09) pour former 4 corps cellulaires (I – 10) au sein de la gangue glycoprotéique « mère ». Si le processus de multiplication s'arrète au stade 4, chaque corps cellulaire va ensuite s'entourer d'une gangue glycoprotéique propre, l'ensemble restant solidaire au sein de la gangue mère (photos A, B, C planche 01). Le processus de multiplication peut aussi se poursuivre pour former 8 corps cellulaires (photos D et E planche 01) ou plus (photo F planche 01). Dans tous les cas, les corps cellulaires vont ensuite s'entourer d'une gangue glycoprotéique individuelle puis se libérer de la gangue mère (photo D, E, F planche 01).

PLANCHE_01_B_750.jpg
04 – Planche 02 : multiplication des formes macrozoïde (A, C, E, F, G, H, I) et palmella (B et D). Obj. x 40. Photos faites le 12/05/2003 avec une TouCam 740.

PALMELLA :

Quand les conditions environnementales se dégradent (désèchement lent, conditions extrèmes de pH et forte illumination), les macrozoïdes perdent leurs deux flagelles, présentent de nombreuses vacuoles (planche 02, photo B – 19; planche 04) , pour devenir des formes palmella qui flottent et restent verts (planche 03, photo A – 21; planche 05). Les palmella peuvent se diviser pour former d'autres palmella (planche 02, photo D – 20) ou redonner des macrozoïdes flagellés.

Haematococcus_pluvialis_Palmella.jpg
05 – Planche 04 : Formes Palmella, Obj. x 40. Photos faites le 12/05/2003 avec une TouCam 740.


HEMATOCYSTES :

Si les nutriments se raréfient, les palmella cessent de se diviser et se transforment en des formes rouges, les hématocystes, qui occasionellement peuvent être issus directement des macrozoïdes. Les hématocystes ont une paroi cellulaire épaisse (planche 03, photo P – 34) et produisent de grandes quantités d'astaxanthine quand ils sont fortement éclairés par le soleil.

PLANCHE_02_750.jpg
06 – Planche 03 : transition du stade palmella (A – 21) au stade Hématocyste. Obj. plan Nikon x 40, éclairage oblique. 26/08/2006

Si les conditions s'améliorent, les hématocystes peuvent se diviser en petites (+/- 20 µm) cellules cylindrique flagellées, les microzoïdes, qui pourront éventuellement perdre leurs flagelles, grandir et donner des formes palmella. Cependant, le plus souvent, les hématocystes se divisent pour reformer des macrozoïdes et le cycle se répète.

Le montage suivant tente de présenter le (les) cycle(s) de vie d'Haematococcus pluvialis Flotow. Je n'ai pas observé (ou pas su identifier) de forme microzoïde.

HEMATOCOCCUS_CYCLES_750.jpg
07 – Cycles de vie d'Haematococcus pluvialis Flotow.

Pour en terminer avec les illustrations, voici deux planches de Flotow que j'ai trouvées sur un site Danois aux adresses suivantes :
http://nrm.museum/kb...coccus5.html.se
http://nrm.museum/kb...coccus6.html.se

haematococcus5.jpg
08 - Reproduction des planches originales de Flotow
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#2 +bertrand

+bertrand

    Procaryote

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Posté 10 novembre 2006 - 04:18

haematococcus6.jpg
09 - Reproduction des planches originales de Flotow

Haematococcus pluvialis peut-être cultivée sur ce milieu de culture :

http://www.bio.utexa...mes-volvox.html
http://www.bio.utexa...x/genus/h.html


MES-volvox medium

General purpose medium for freshwater strains, especially those requiring ammonium. Suitable for xenic and axenic cultures. Modified volvox medium.
Preparation: to 988 mL of glass-distilled water, add 1.95 g MES buffer (Sigma Co.) and the following in the amounts indicated:

mL..................stock solution...........................g/100 mL H2O

1....................Ca(NO3)2. 4H2O..............................11.8
1....................Na2glycerophosphate. 5H2O...............6.0
1....................MgSO4. 7H2O....................................4.0
1....................KCl...................................................5.0
1....................NH4Cl...............................................2.67
1....................biotin..............................................25.0 x 10-6
1....................vitamin B12.....................................15.0 x 10-6
6....................PIV metal solution

Adjust to pH 6.7 using 1 N NaOH and autoclave.

PIV metal solution :

To 1000 mL of glass-distilled water, add 0.750 g of Na2EDTA, and dissolve fully. Add the following salts in the amounts indicated:

FeCl3. 6H2O.................97 mg
MnCl2. 4H2O................41 mg
ZnCl2............................5 mg
CoCl2. 6H2O..................2 mg
Na2MoO4. 2H2O.............4 mg

Optional ingredients: agar at 15 g/L to solidify.

Haematococcus pluvialis est utilisée pour sa production d'astaxanthine naturelle dans diverses branches industrielles :

1.Cosmétique, dans certains autobronzants
2.Diététique, dans les compléments alimentaires pour les propriétés antioxydantes de l'astaxanthine (on parle d'une activité antioxydante 500 fois supérieure à celle de la vitamine E)
3.Alimentaire, l'astaxanthine est utilisée comme colorant alimentaire
4.Pisciculture, l'astaxanthine est utilisé en complément alimentaire pour donner aux poissons (saumons notament) leur couleur rose.
L'astaxanthine est par ailleurs le pigment qui donne aux crustacés leur couleur rose (in vivo). C'est aussi elle qui est responsable de la couleur rouge des crustacés cuits (après dissolution des autres pigments à la cuisson, ne reste plus que l'astaxhantine).

De nombreuses recherches ont été faites (et brevets pris!) sur la production industrielle d'Haematococcus pluvialis pour sa production d'astaxanthine. Un kilo de pigment naturel vaut +/- 150 $ contre +/- 3000 $ pour un kilo d'astaxanthine de synthèse!!!

Quelques liens concernant Haematococcus pluvialis et/ou l'Astaxanthine (Il va sans dire que je n'ai aucun lien avec les sites comerciaux cités) :

ANTIOXYDANTS :
http://www.franceisr...breves.php?p=10 (15 juillet 2005 / 19h22 - un nouveau produit anti-radicaux libres)
http://www.fiteurope...oxydant-aoc.php
http://www.aromatic-...rcus-rohrer.php

AUTOBRONZANTS :
http://www.pharmaser...au_bronzage.htm

ALIMENTAIRE :
http://www.food-info...r/qa/qa-wi9.htm

PISCICULTURE :
http://www.cbb-devel...0/.\22\2213.htm
http://www.aquamedia...n...456&Aflg=fr
http://techniques-aq...iment-crevettes

CULTURE INDUSTRIELLE d'Haematococcus pluvialis :
http://www.cbb-devel.../00/10/1040.htm

http://www.parrynutr...astaxanthin.asp
http://www.cri-sud-o...asp?Id_ann=7948

Les deux liens suivants m'ont permis de discerner le cycle de vie de cette algue :

1 :http://www.astafactor.com/techreports/tr3004-001.htm] http://www.astafacto.../tr3004-001.htm[/url]
http://www.motivando...p...ard&sid=262 (« Reseña histórica del Astaxanthin. »)

Je recherche :

Elliot A M. Morphology and life history of Haematococcus pluvialis. Arch Protistenk, 1934, 82:250—272

J'ai eu beau le chercher sur Google, bien qu'il soit cité dans la bibliographie de dizaines et de dizaines de documents sur la production d'astaxanthine par Haematococcus pluvialis, pas moyen de le trouver.

Je n'ai pas non plus put obtenir les légendes des planches de Flotow.
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