Modification du génome de microalgues pour la production de molécules d’intérêt

Les microalgues représentent le premier poumon de notre planète, capables de produire à elles seules les deux tiers de l’oxygène atmosphérique. Le second poumon, composé des forêts terrestres, produit le tiers restant. Premier maillon de la chaîne alimentaire des milieux aquatiques et impliquées dans les cycles biogéochimiques, les microalgues jouent un rôle fondamental dans la biosphère. Nous traiterons dans cet article des microalgues que nous désignons comme des micro-organismes eucaryotes photosynthétiques unicellulaires ou pluricellulaires indifférenciés, en excluant les cyanobactéries qui sont des organismes procaryotes photosynthétiques.

Les microalgues constituent un groupe très diversifié tant par leur évolution (endosymbiose primaire et/ou secondaire), leur mode trophique (autotrophe et mixotrophe) que par leur métabolisme. Ce sont de véritables usines cellulaires capables de produire des molécules complexes telles que des lipides, des protéines, des polysaccharides, des vitamines et des pigments via la photosynthèse, une réaction d’oxydoréduction catalysée par l’énergie lumineuse permettant de convertir le dioxyde de carbone en sucres simples et en oxygène. Malgré ces propriétés physiologiques et métaboliques exceptionnelles, les microalgues restent peu exploitées par l’industrie, en raison de verrous technologiques qui empêchent leur utilisation fiable, performante et compétitive. Augmenter leur productivité constitue donc un challenge de premier ordre. Alors que les ingénieurs en procédés optimisent les conditions de culture en vue d’augmenter la production d’un composé spécifique, les généticiens proposent de modifier leur patrimoine génétique pour permettre la production de composés naturels et/ou artificiels. L’ingénierie génétique apparaît comme une composante incontournable de la biotechnologie industrielle. Bien qu’ayant connu un développement tardif comparé aux châssis industriels conventionnels (levures, bactéries), l’effort investi pour développer des outils et méthodes d’ingénierie chez les microalgues les amène désormais à rivaliser avec ces derniers.

Nous décrivons dans cet article l’évolution de l’ingénierie génétique des microalgues depuis 1988 et son utilisation pour modifier tant quantitativement que qualitativement le contenu en composés naturels (lipides, caroténoïdes). Nous soulignerons aussi leur capacité à produire des molécules à forte valeur ajoutée (vaccins, hormones, terpènes, etc.).