Propriétés biologiques de l’astaxanthine produite par Haematococcus pluvialis sous conditions de stress

Abstract

Résumé L’astaxanthine de la chlorophycée Haematococcus pluvialis est douée d’un très puissant pouvoir antioxydant et de plusieurs autres propriétés biologiques. C’est dans ce contexte d’exploration de ces propriétés que nous avons mené cette étude avec pour objectifs: l’isolement de souches de Haematococcus pluvialis à partir d’eau douce, l’étude de l’influence de la teneur du milieu de culture en nitrate sur l’accumulation de la biomasse, l’étude de l’influence des conditions défavorables sur la production d’astaxanthine par la microalgue, l’évaluation du pouvoir antioxydant et des activités anti-inflammatoire, analgésique et gastroprotectrice de l’extrait DMSO de H. pluvialis. Une espèce d’H. pluvialis a été isolée sur milieu BBM à partir des 48 échantillons d’eau douce collectée de la région de Chlef et identifiée selon ses caractéristiques morphologiques. L’étude de l’influence de la teneur du milieu de culture en nitrate de sodium sur la cinétique de croissance de cette espèce algale a montré qu’une concentration de 0.50 g/L favorise la production de biomasse avec un taux de croissance de l’ordre 0.41 J-1. La production d’astaxanthine atteint 67.25±2.28 mg/L lorsque l’algue est exposée à une forte intensité lumineuse (200 µMoles photons/m2/s) et une carence en azote. La morphologie cellulaire de H. pluvialis soumises à telles conditions a montré des aplanospores matures avec une paroi épaisse. L’activité anti-radicalaire, évaluée par le pouvoir de piégeage du radical libre DPPH, de l’extrait DMSO de H. pluvialis utilisé à une concentration de 200µg/mL est de l’ordre de 89.97% avec une IC50 de 25.82μg/mL. L’extrait DMSO de la microalgue a une capacité importante de réduction de fer, évaluée par le test de FRAP, et qui représente 3.7 fois celle enregistrée avec l’acide ascorbique utilisé comme standard. Selon la méthode FTC, le taux d’inhibition de la peroxydation lipidique par l’extrait algal était 2 fois plus élevé que celui induit par l’acide ascorbique. L’administration orale de l’extrait DMSO de cette microalgue à des souris à des doses de 50 à 150 mg/kg de poids vif a montré une activité contre l’inflammation induite par l’injection de la carragénine, ainsi qu’une capacité de diminuer les crampes abdominales provoquées par l’acide acétique. De même, il assure une protection significative (P<0.001) de la muqueuse gastrique contre l’ulcère induit par l’éthanol à des concentrations de 250 et 500 µg/kg de poids vif. La présente étude montre que l’extrait DMSO de H. pluvialis possède des propriétés biologiques intéressantes pouvant être exploitées dans divers domaines relevant des industries alimentaires et pharmaceutiques.

Abstract Haematococcus pluvialis Astaxanthin has very strong antioxydant potential and other biological properties. It is in this context of exploration of these properties, that we conducted this study aiming the isolation of H. pluvialis strains from freshwater, the effect of the nitrate content of the culture medium on the biomass accumulation, the influence of unfavorable conditions on the astaxanthin production by the microalga, the evaluation of the antioxidant, anti-inflammatory, analgesic and gastroprotective activities of the DMSO (dimethylsulfoxide) extract of H. pluvialis. One strain of H. pluvialis microalga was isolated on a Bold’s basal medium from 48 aseptically collected freshwater samples and identified according to morphological criteria. Optimal nitrate concentration giving rise to maximum biomass was 0.50 g/L with a growth rate of 0.41 D-1. Nitrate starvation associated with high light irradiance was most effective in induction of astaxanthin accumulation which reached 67.2±2.28 mg/L in H. pluvialis cells. H. pluvialis morphology under such stress has shown the occurrence of mature aplanospores with thick cell wall. The radical scavenging activity evaluated by DPPH test of the DMSO extract of H. pluvialis used at a concentration of 200µg/mL, is about 89.97% with an IC50 of 25.82µg/mL. Iron reducing capacity of this extract evaluated with FRAP test is about 3.7 times higher than that recorded with the standard, ascorbic acid. According to the FTC test, the lipid peroxidation inhibition rate of the algal extract is 2 times higher than that of the ascorbic acid. The oral administration of the DMSO extract of this microalga in mices at dose of 50 à 150 mg/kg of B.W. has shown an inhibition against inflammation induced by injection of carrageenan, and ability to reduce abdominal cramps induced by acetic acid. Similary, it provides an important protection of the gastric mucusa against ethanol-induced ulcers at 250 and 500 µg/kg of B.W. The present study has shown that the DMSO extract of H. pluvialis has interesting biological properties which could be helpful in various fields in the food and pharmaceutical industries.

الملخص الاستقزنتين المنتجة من طرف الطحالب الخضراء (Haematococccus pluvialis) لها نشاط قوي كمضاد للأكسدة و خصائص بيولوجية اخرى. في هذا السياق قمنا بدراسة كان الهدف منها عزل طحالب من نوع Haematococccus pluvialis من المياه العذبة، دراسة تأثير نسبة النترات في وسط النمو على تكاثر الطحالب، دراسة تأثير العوامل الغير ملائمة على انتاج الاستقزنتين من طرف هذا الطحلب، تقييم نشاط مستخلص الطحلب ضد الاكسدة و بعض الخصائص البيولوجية الاخرى : نشاط مضاد للالتهاب، مضاد للتشنج و مضاد للقرحة المعدية. تم عزل طحالب صنف Haematococccus pluvialis من المياه العذبة. اظهرت النتائج ان نمو الطحلب بلغ اقصاه في وسط مضاف اليه 0.5 غ/ل من نترات الصوديوم حيث سجلنا معدل نمو يقدر ب 0.41/يوم كما انه ينتج نسبة 67.25±2.28 مخ/ل من الاستقزنتين في وسط يفتقر للأزوت وفي وجود شدة ضوء عالية (200 مك مول فوتون/م2/ثا). فيما يخص النشاط المضاد للأكسدة اظهر مستخلص الطحلب نشاطا عاليا من خلال الطرق الخمسة (اختبار الراديكال الحر DPPH، تبييض البيتا كاروتين، القدرة المضادة للأكسدة الاجمالية، طريقة FRAP و تثبيط اكسدة الدهون). اظهر المستخلص المدروس بتركيز 50 الى 250 مغ/كغ من الوزن الحي نشاطا ضد الالتهاب الناتج عن حقن الكراجينين لدى الفئران و كذلك نشاطا كبيرا للحد من التشنج الناجم عن حقن حمض الخل. كما اظهرت الدراسة ان للمستخلص القدرة على علاج القرحة المعدية و ذلك بتركيز 250 الى 500مكغ/كغ من الوزن الحي). بينت هاته الدراسة ان المستخلص المستخرج من الطحلب Haematococccus pluvialis له خصائص بيولوجية مهمة بالإمكان استغلالها في عدة مجالات ذات صلة بالصناعات الغذائية و الدوائية.