Une équipe internationale de scientifiques a récemment créé des coraux imprimés en 3D se révélant encore plus efficaces que leurs équivalents naturels pour la croissance des algues, avec lesquelles ils partagent une relation symbiotique. Une avancée qui pourrait notamment contribuer à mieux comprendre le blanchissement des récifs coralliens.
Un taux de croissance jusqu’à 100 fois plus élevé pour les micro-algues
Des chercheurs de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) et de l’université de Californie à San Diego (États-Unis) ont récemment créé des structures imprimées en 3D inspirées du corail, capables de faire croître des populations denses d’algues microscopiques. Présentés dans la revue Nature Communications, leurs travaux ouvrent la porte à de nouveaux matériaux bio-inspirés et à leurs applications pour assurer la conservation des coraux.
Dans l’océan, les coraux et les algues partagent une relation symbiotique complexe. En sa qualité d’hôte, le corail fournit un habitat aux algues, tandis que celles-ci produisent en retour, via la photosynthèse, des sucres que le corail consomme. Cette étroite relation est responsable de l’un des écosystèmes les plus divers et les plus productifs de la planète : le récif corallien.
« Les coraux se révèlent particulièrement efficaces lorsqu’il s’agit de collecter et d’utiliser la lumière », estime le Dr Daniel Wangpraseurt, premier auteur de l’étude travaillant au sein du département de chimie de l’université de Cambridge. « Dans notre laboratoire, nous cherchons des méthodes nous permettant de copier et d’imiter ces stratégies naturelles pour des applications commerciales. »
Wangpraseurt et ses collègues ont imprimé en 3D des structures coralliennes (uniquement composées de biomatériaux compatibles), et les ont utilisées comme incubateurs pour la croissance des algues. Après avoir testé différents types de micro-algues, ils ont constaté que leurs taux de croissance étaient jusqu’à 100 fois plus élevés que dans les milieux naturels.
Mieux comprendre le déclin des récifs coralliens et accélérer la production de biocarburants à base d’algues
« Nous avons développé un tissu et un squelette de corail artificiel avec une combinaison de gels polymères et d’hydrogels dopés avec des nanomatériaux de cellulose, afin d’imiter les propriétés optiques des coraux vivants », explique le Dr Silvia Vignolini, qui a supervisé la recherche. « La cellulose est un biopolymère abondant et elle s’avère excellente pour diffuser la lumière. Nous l’avons donc utilisée afin d’optimiser la transmission de la lumière aux algues photosynthétiques. »
L’équipe a utilisé un analogue optique des ultrasons, appelé tomographie à cohérence optique, pour scanner des véritables coraux vivants. Les modèles obtenus ont ensuite permis d’obtenir des structures coralliennes en quelques secondes seulement, grâce à une bio-imprimante 3D fabriquée sur mesure. En recréant les structures naturelles du corail et en s’appuyant sur les propriétés lui permettant d’emmagasiner la lumière, ces coraux bioniques créent ainsi un micro-environnement artificiel propice à la croissance des micro-algues.
« En copiant le micro-habitat hôte, nous pouvons également utiliser nos coraux bio-imprimés en 3D comme système modèle afin de mieux comprendre les raisons de la perte de symbiose corail-algue intervenant lors du déclin d’un récif corallien », souligne Wangpraseurt.
« De nombreuses applications sont envisageables pour cette technologie. Nous avons récemment créé l’entreprise Mantaz, qui s’inspire des méthodes employées par les coraux pour emmagasiner la lumière et les applique à la culture des algues destinées à la fabrication de biocarburant dans les pays en développement. Nous espérons que notre technique sera suffisamment flexible pour contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre, responsables de la mort des récifs coralliens », conclut le chercheur.
