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Les domaines exploitant les biomasses marines sont une mosaïque complexe de différents marchés incluant l’alimentation, la nutraceutique, la santé, l’industrie pharmaceutique, la cosmétique, l’agriculture/agronomie, l’industrie, l’énergie et l’environnement. La valorisation des ressources marines est un véritable enjeu à la fois dans l’innovation de nouveaux produits et procédés industriels, mais aussi dans la gestion de leur raréfaction. Dans le monde, de nombreux pays se penchent de plus en plus vers ces voies de valorisations, en consolidant leurs connaissances sur le milieu marin et en multipliant les innovations afin de valoriser au maximum cette biomasse marine. En France, le réseau Biotecmar oeuvre dans ce sens. Des recherches avancées ont permis de mettre en évidence des composés à très haute valeur ajoutée, source de motivation pour les acteurs de cette valorisation[1].

Alimentation[modifier | modifier le code]

Nutrition humaine : Prêts à consommer du poisson différemment ?[modifier | modifier le code]

Aquaculture plutôt que pêche ?[modifier | modifier le code]

Depuis 1960, la consommation mondiale en poisson augmente plus rapidement (3.2% par an) que la démographie mondiale (1.7% par an)[2]. Avec l’épuisement des stocks de pêche, seule l’aquaculture sera en mesure de produire à la fois rapidement et à moindre coût suffisamment de biomasse marine (animale et végétale) consommable. Le nombre d’études scientifiques et les tonnages de biomasses produites montrent que certains pays comme la Norvège, la Chine et le Chili sont en avance dans l’industrialisation de ce secteur avec des innovations présentes majoritairement dans le rendement et la qualité du produit final (en Norvège, sélection génétique de saumons plus producteurs d’omega-3)[3]. En revanche, il est important pour les pays émergents de développer l’aquaculture tout en prenant conscience des problèmes environnementaux associés. Ainsi de nombreuses innovations en aquaculture intégrée (aquaculture biologique) ont lieu en Afrique comme par exemple l’association rizière/poisson[4]. Ces techniques apportent de multiples avantages comme la réduction du besoin en aliments des poissons tout en permettant une gestion naturelle des déchets (excréments…). L’introduction des poissons engendre également un double effet sur les rizières : ils fertilisent le milieu et remplacent les pesticides. De même, les algues, fortement et historiquement consommées en Asie tendent à être une des solutions aux problèmes de malnutrition dans les pays en voie de développement africains et sud-américains. De plus, elles sont faciles à produire et possèdent de fortes vertus nutritives (protéines, vitamines,..)[5].

Mieux utiliser les coproduits/ valoriser 100% de la biomasse[modifier | modifier le code]

La moitié de la biomasse pêchée est consommée en tant qu’aliment tandis que l’autre moitié (viscères, peau, filetages,…) issue des procédés de transformation, est majoritairement valorisée en tant que co-produits sous forme de farines, huiles, hydrolysats ou encore pour fabriquer de la pulpe alimentaire utilisée dans la préparation de plats cuisinés dans de nombreux pays [6]. Mais les innovations biotechnologiques, telles que l’hydrolyse enzymatique en milieu contrôlé, ont permis de mettre en évidence des molécules à plus haute valeur ajoutée telles que des peptides ayant des activités antihypertensives, antioxydantes , anti-VIH, antistress… [7] [8] Certains lipides marins riches en acide gras à longue chaine polyinsaturée (omega-3) [9] ou certains polysaccharides possèdent des propriétés fonctionnelles intéressantes pour une application dans l’alimentation humaine sous forme de compléments alimentaires (nutraceutique) ou d’aliments fonctionnels qui au-delà des fonctions nutritionnelles ont des bienfaits sur la santé. Certaines entreprises, comme Polaris, Copalis ou Nutramara innovent sur la valorisation de cette biomasse sous exploitée. Leurs soucis principaux sont l’utilisation totale de ces sous-produits et la réponse à la demande croissante des consommateurs, en recherche de produits d’origine naturelle [10],[11],[12].

Nutrition animale : Bon appétit les poissons ![modifier | modifier le code]

Une alimentation des poissons «plus durable»[modifier | modifier le code]

En 2009, la majorité de l’alimentation utilisée pour nourrir les poissons d’élevage provient de la pêche minotière (35 millions de tonnes/an) [13]. Il est alors primordial de développer des alternatives alimentaires afin de limiter l’exploitation des ressources halieutiques [14]. Il est possible de substituer l’apport protéique et lipidique d’origine animale, provenant des poissons de la pêche. Cette substitution se fait par un apport protéique à base d’algues marines [15], de soja ... et lipidique originaire du krill [16]. Les algues marines et leurs applications dans la nutrition animale sont en plein essor. Des recherches en ce sens sont menées en France (Ifremer [17], Lemar, IUEM [18]), Irlande (Nutramara [19]), Norvège (Nofima [20]), Canada (Merinov [21])…


Une alimentation moins gaspillée[modifier | modifier le code]

Par exemple, l’entreprise Aquativ du groupe Diana développe des aliments enrobés d’hydrolysats d’origine marine pour augmenter l’appétence des croquettes ainsi que d’améliorer les qualités nutritionnelles [22].

Préférer les herbivores aux carnivores[modifier | modifier le code]

D’autres alternatives proposent de remplacer les poissons d’élevage carnivores (saumon, truite, bar) consommés majoritairement dans les pays développés par de nouvelles espèces herbivores (carpe chinoise) afin de diminuer l’utilisation de farines et d’huiles animales [23].

Nutraceutique[modifier | modifier le code]

Les nouveaux pouvoirs de la mer[modifier | modifier le code]

Les nutraceutiques communément appelés ingrédients santé peuvent avoir un effet dans les processus antivieillissement, antistress, antioxydants ou encore immunostimulant. Certaines molécules ont des propriétés dans la réduction de maladies cardiovasculaires et améliorent la vision. [24] Le marché mondial des nutraceutiques représente 32% de l’économie mondiale des biotechnologies [25]. En France, il existe de nombreuses entreprises travaillant sur la nutraceutique telles que Biothalassol qui développe des produits à base de collagène marin, d’huile de poisson, (apport de protéines) [26]. Polaris fabrique des compléments alimentaires à partir de poisson (Sardine, Saumon, Hareng et Anchois) contenant des omégas 3 et 6 essentiels pour la santé humaine notamment pour la vision, le cerveau, le développement du fœtus, articulation et pour la santé de la peau. L’innovation se situe au niveau de la mise en place d’une capsule de protection des omégas 3 et 6 contre l’oxydation [27]. En Chine, l’entreprise Elelen produit des poudres et des boissons contenant des peptides de collagène marin. Ce sont des produits qui visent à améliorer la beauté de la peau [28]. Au Québec, le centre de recherche Merinov développe des gammes de produits pour la santé de la peau à base de carapaces de crabes (chitine et chitosan) [29].

Santé et pharmaceutique[modifier | modifier le code]

Les biomatériaux marins, un secteur d’avenir[modifier | modifier le code]

Un biomatériau marin est un matériau d’origine marine utilisé dans le milieu médical. Mis en contact avec des tissus ou des fluides vivants, il doit être biocompatible (toléré par l’organisme) et bioactif (stimulant le tissu vivant). Bien qu’en développement, le secteur des biomatériaux marins représente moins de 1% du marché des biomatériaux mondial selon BICA (Biomarine International Cluster Association) [30]. Les principales substances marines utilisées comme biomatériaux peuvent être extraites :

  • des crustacés, seiches, calmars : chitine
  • des poissons : collagène, acide hyaluronique, sulfate de chondroïtine
  • d’algues : fucane, dextrane, cellulose
  • de corail [31]
  • des méduses : collagène [32]

Ces matériaux sont intéressants pour de nombreuses applications médicales (ophtalmologie, implants, prothèses, valves cardiaques, peau artificielle, pansements). Par exemple, les laboratoires Brothier développent un pansement à base d’algues marines, Coalgan®. La boîte de pansements est vendue 4,50€ en France [33] et commercialisée partout dans le monde [34]. Le programme MARMED, quant à lui, associe le savoir faire de l’université de Bretagne Occidentale avec celui de l’université de Minho au Portugal afin de valoriser des biomasses marines en tant que biomatériaux. La recherche est menée en lien avec l’industrie afin de réaliser si les matériaux d’intérêt sont commercialisables[35]. Un autre exemple est celui d’Ana Ribeiro qui a obtenu le prix international jeune chercheur Daniel Jouvence 2012 pour son étude sur l’oursin dans la régénération tissulaire [36].

Molécules d’intérêts : de la mer aux médicaments[modifier | modifier le code]

En 2012, l’agence française du médicament recensait dix molécules innovantes en phase III des essais cliniques[37]. L’industrie pharmaceutique se tourne de plus en plus vers les ressources marines pour trouver de nouvelles molécules actives, différentes des molécules terrestres par leur diversité chimique [38]. Les molécules actives sont détectées par screening afin de tester leur potentiel anti-tumoral, anti-inflammatoire, anti-bactérien…[39]. Lourdes Cruz a étudié le venin du Conus geographus à des fins thérapeutiques (traitement de la douleur, épilepsie, maladie d’Alzheimer...). Ce venin a des effets nettement supérieurs à la molécule de référence pour la douleur : la morphine. A l’horizon 2014, des recherches sont en cours pour en isoler des molécules actives et créer de nouveaux médicaments [40]. En 2011, un pigment a été isolé de microalgues marines : la violaxanthine. Ce pigment a une activité anticancéreuse car il a des effets antiprolifératif, cytotoxique, pro-apoptotique et pro-nécrotique. Pour cette étude, l’extraction a été réalisée de manière innovante en utilisant le procédé d’extraction sous irradiation micro-onde. Auparavant, cette méthode d’extraction n’avait jamais été testée pour l’extraction de pigments de microalgues marines [41].

Cosmétique[modifier | modifier le code]

De la crevette dans un shampoing ![modifier | modifier le code]

En France, le marché de la cosmétique biologique augmente de 40% par an[42] à cause d’une demande croissante de l’utilisation d’additifs et de matières premières biocompatibles[43]. De ce fait, les entreprises et les instituts de recherches doivent améliorer leurs produits actuels afin de s’adapter à la demande du marché en se tournant vers la valorisation de la biomasse marine. Ephyla située dans le Morbihan est l’une de ces entreprises qui vise à innover dans ce domaine. En association avec le laboratoire LIMATB de l’université de Bretagne Sud, ils développent un shampoing utilisant une combinaison d’extraits de chitine issus de la carapace de crustacés et d’argile. Les propriétés de cette combinaison sont à l’origine du pouvoir démêlant et de la protection du cheveu en apportant des charges positives (cations) qui neutralisent les charges négatives (anions) sur les cheveux[44]. L’entreprise souhaite développer d’autres produits dérivés de ce shampoing, cependant la sortie du produit sur le marché n’est pas prévue avant 2016[45]. La société Ephyla est déjà présente au niveau des marchés Européen et Asiatique mais son ambition est de s’étendre, en s’associant avec une société de production au Canada, sur le marché de l’Amérique du Nord[46].

L’agriculture de demain[modifier | modifier le code]

Les biotechnologies marines pourraient être plus utilisées pour rendre l’agriculture plus verte, plus respectueuse de l’environnement en vue de trouver des alternatives plus naturelles aux produits phytosanitaires (engrais, pesticides, herbicides). En France, les sociétés Penn Ar Bed et Agrimer produisent une gamme d’engrais composée de substances naturelles marines (Laminaire) afin de fertiliser les champs agricoles[47][48]. A l’international, l’entreprise française Olmix développe des produits à base d’oligo-éléments, d’argile et d’algues (rouges, vertes et brunes) qui sont destinés aux domaines de la nutrition et de la santé végétale et animale. Ils ont ainsi développé l’Amadéite® qui permet de diminuer l’utilisation des antibiotiques par son effet immunostimulant[49]. De plus, Goëmar (société française), présente en Chine, aux Etats-Unis ou encore au Brésil, développe une gamme de nutrition et de protection des cultures (céréales, vigne, pomme de terre, oléo-protéagineux, olive...) tels que les bio-pesticides, bio-stimulateurs et des fertilisants[50]. Pour valoriser les marées vertes présentes en Bretagne, le CEVA (Centre d’Etude et de Valorisation des Algues) en partenariat avec l’IUT de Saint-Brieuc a créé un pot de fleur contenant des extraits d’algues vertes qui se dégradent dans le pot en diffusant des nutriments qui seront disponibles pour les végétaux mis en pot. Cette innovation sera commercialisée par l’entreprise Sertil si les résultats sont concluants[51].

Industrie en général...[modifier | modifier le code]

Des molécules qui ne chôment pas[modifier | modifier le code]

L’industrie utilise de plus en plus de molécules ou de composés issus d’organismes marins, de co-produits afin de diminuer les impacts des molécules chimiques sur l’environnement mais aussi de découvrir de nouvelles molécules plus efficaces. La biomasse végétale marine est de plus en plus sollicitée pour obtenir des produits biodégradables. C’est pourquoi, une société (Algopack) a conçu un plastique biodégradable, 100% à base d’algues brunes de Bretagne. Cette entreprise a été élue Lauréat 2011 du prix Innova’bio. Ce produit reste cependant un produit de niche [52][53]. D’autres recherches portent sur l’étude des molécules (Marine Adhesive Proteins) produites par des mollusques marins qui ont un fort pouvoir de fixation dans la fabrication de biomatériaux [54]. Par ailleurs, il existe une multitude de programmes recherchant des agents actifs, par exemple le projet Biopaintrop qui vise à découvrir des molécules marines tropicales actives pour leur utilisation dans des peintures antifouling [55]. En effet, les peintures majoritairement utilisées contiennent des biocides nocifs pour la faune et la flore marine.

Energie[modifier | modifier le code]

Un organisme qui produit de l’énergie[modifier | modifier le code]

Face aux problèmes de réchauffement climatique et de l’augmentation de l’éco responsabilité des populations, les entreprises ont tout intérêt à se tourner vers des énergies renouvelables et à limiter la consommation de l’énergie.

Le programme Biosolis[modifier | modifier le code]

Une des finalités de la biomasse marine est d’être utilisée pour faire du biocarburant. C’est le but du programme Biosolis réalisé par l’université de Nantes (GEPEA) en partenariat avec les sociétés Enki Innovation, Sibylux et Saint-Gobain-Recherche et les laboratoires LGCB et PROMES (CNRS)[56] [57]. Ce programme vise à valoriser les microalgues photosynthétiques comme source de bioénergie et donc plus précisément de développer à grande échelle la production de ces microalgues en utilisant des photobioréacteurs. Le but du programme Biosolis, a donc été de créer des photobioreacteurs de grands volumes permettant de produire de grandes quantités de microorganismes soit par captage de la lumière directement (photobioréacteur AlgoFilm), soit par captage et dilution du flux lumineux dans le milieu liquide (DiCoFluv)[58][59]. Le programme Biosolis s’est terminé en 2010. Mais de nouveaux programmes se sont développés. Par exemple, de 2009 à 2012 le programme LipAlg a cherché, entre autres, à identifier les souches de microalgues présentant des lipides qui pourraient être utilisés dans les biodiesels ou les biokérosènes[60][61]. En 2013, un espace nommé Biosolis présentant notamment des prototypes de photobioreacteurs clos de nouvelle génération ont été testés sur les toitures du site universitaires de Gavy à Saint-Nazaire[62].

Quand l'énergie provient de nos déchets[modifier | modifier le code]

Bien que la biomasse marine soit majoritairement utilisée pour la formation de biocarburant, elle peut aussi être utilisée comme source de production d’électricité[63]. Tel est le cas pour la start-up Française Ennesys[64] située à Nanterre, qui a innové en alliant le procédé de Le Corbusier (1930) et le concept de mur végétalisé. Le résultat de cette innovation est la mise en place de photobioréacteurs utilisant des microalgues. Le principe consiste à fournir aux microalgues les déchets du bâtiment : le CO2, les eaux usées, et les déchets associés au restaurant d’entreprise. Les microalgues après croissance sont récupérées pour produire de l’huile et des granulés qui serviront à alimenter le bâtiment en énergie thermique et électrique. Les objectifs d’Ennesys sont d’intégrer le marché international et de se développer à l’échelle industrielle. Une innovation future serait de miniaturiser le système afin de le développer à une échelle plus petite telle que les immeubles ou la maison individuelle[65].

Environnement[modifier | modifier le code]

La biosorption pour l’environnement : un challenge pour les entrepreneurs[modifier | modifier le code]

Face aux problèmes de pollution croissants engendrés dans les zones fortement industrialisées, il est important d’épurer les eaux industrielles. La biosorption est un moyen écologique et efficace pour éliminer les métaux lourds de ces eaux. En 2007, Vieira et al.[66] ont montré que l’algue brune Sargassum filipendula avait de grandes capacités d’absorption du plomb. Par ailleurs, ils démontrent qu’une technique en continu de dépollution des eaux chargées en plomb est possible. L’accumulation des métaux lourds dans l’algue est due aux alginates présents dans ses tissus. La technique a, sur le principe, un vrai potentiel, mais une question demeure : que faire de la solution métallique une fois désorbée de l’algue?

Les axes d’innovation à travailler[modifier | modifier le code]

De nombreuses études en laboratoires illustrent l’intérêt de la biosorption pour le traitement des eaux industrielles. En 2013, cette application n’existe pas encore à grande échelle ce qui représente un challenge pour les entrepreneurs. Cette technique semble économiquement réalisable et intéressante du point de vue de l’environnement[67].

Perspectives[modifier | modifier le code]

La valorisation de la biomasse marine joue un rôle non négligeable pour l’innovation dans différents secteurs. La biomasse marine est une source d’avenir et une alternative aux polémiques actuelles, telles que les molécules synthétisées par voie chimique. Afin que la valorisation soit pérenne, il est nécessaire que chaque acteur respecte l’environnement dans un contexte de développement durable. Les formations biologie des organismes marins (BOM) et valorisation biotechnologiques des ressources marines (VALBIOREM), proposées à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM) permettent de former des cadres ainsi que des chercheurs acteurs de cette innovation dans un contexte de développement durable. 


Références
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