Projet Ctrl-AB : La symbiose mathématique entre algues et bactéries
Les microalgues sont des organismes aquatiques capables de réaliser la photosynthèse, un processus par lequel elles convertissent la lumière en énergie tout en absorbant du dioxyde de carbone (CO₂) et des nutriments. Bien que leurs capacités biochimiques soient limitées lorsqu'elles sont cultivées seules, leur potentiel augmente considérablement lorsqu'elles sont associées à d'autres micro-organismes, comme les bactéries.
Leurs interactions présentent un grand potentiel, notamment pour des applications environnementales et biotechnologiques. Par exemple, les microalgues contribue à la restauration des écosystèmes aquatiques et réduisent les émissions de gaz à effet de serre en en absorbant les nutriments et en fixant le CO₂. En parallèle, les bactéries dégradent les contaminants organiques présents dans l'eau.
Ensemble, ces micro-organismes peuvent former des systèmes de dépollution efficaces, capables de traiter les eaux contaminées par des nutriments en excès ou des produits chimiques toxiques, offrant ainsi une solution durable pour la gestion environnementale.
Du point de vue biotechnologique, les communautés d'algues et de bactéries pourraient être utilisées pour produire des biocarburants et des produits chimiques biosourcés à partir des lipides qu'elles génèrent. Ces systèmes représentent une alternative durable aux méthodes de production traditionnelles, en se basant sur la photosynthèse comme principale source d'énergie.
Dans le projet Ctrl-AB, les scientifiques cherchent à augmenter la production de lipides par une communauté synthétique d'algues et de bactéries. ils utilisent des technologies avancées, notamment des circuits optogénétiques, pour contrôler la libération de vitamines par les bactéries, ce qui aide les microalgues à produire plus de lipides. Même si les algues et les bactéries s’entraident généralement, il faut gérer avec précision l’éclairage pour éviter les conflits et optimiser la production de la communauté algue-bactérie.
Pour analyser et contrôler la communauté d'algues et de bactéries, l'équipe a utilisé des modèles mathématiques pour suivre l'évolution du nombre de cellules au fil du temps. En partant d'un nombre initial de cellules, ces modèles nous aident à prévoir comment leur nombre changera.
Les scientifiques ont analysé les données en temps réel pour repérer les tendances et ajuster automatiquement les paramètres afin d'améliorer la performance de la communauté. Enfin, ils ont testé ces ajustements dans des bioréacteurs automatisés, en utilisant des capteurs pour surveiller et ajuster les conditions comme le pH et la température, et comparons les résultats avec ceux des cultures d'algues seules pour évaluer l'efficacité.
Ils ont identifié une vitamine essentielle pour la croissance d'une microalgue en bioréacteur et ont réalisé des expériences pour cultiver cette microalgue avec la vitamine, ainsi que dans des co-cultures avec les bactéries. A terme, il sera possible d’optimiser la production de biomasse de cette communauté.
Découvrez le portrait de Jean-Luc Gouzé à l'origine du projet Ctrl-AB !