Atelier scientifique

Suivons de près le Chondrus crispus

La biologie du Chondrus crispus

Un peu de biologie… sur le curieux aspect du Chondrus crispus.

Cette petite algue très polymorphe et aux couleurs variables, n’échappe pas à l’oeil expert de Christian : » Vers le large , elle est plus rouge et se présente en touffes plus denses sur les rochers, alors que, plus haut sur l’estran, le vert d’un feuillage plat leur donne un aspect plus éparpillé ». Pourtant, il s’agit bien d’une même algue rouge appartenant aujourd’hui au phylum des » rhodobiontes « , ainsi nommé.

En effet, le Chondrus est un thalle fixé à sa base par un disque, prolongé d’une partie rampante (ou pied), qui, selon l’âge, donne son aspect plus ou moins étendu sur les rochers. La partie érigée du Chondrus présente une variable dichotomie dans son » feuillage » où les frondes donnent ce bel aspect en éventail plus ou moins dense. C’est l’ensemble du thalle qui peut se présenter sous des formes très différentes.

Même si aujourd’hui on ignore le pourquoi de ces diverses formes, on constate qu’en fonction des étapes du cycle de reproduction, l’algue porte à certains moments des petits renflements sombres, et à d’autres moments des tâches rouge foncé. S’ajoute à cela le jeu de la lumière qui marque les frondes de douces irisations.

De plus, la localisation du Chondrus sur l’estran explique également ce polymorphisme. Les pieds presque toujours dans l’eau, il envahit la zone la plus basse de l’estran marquée par les vagues. C’est là, en mode battu, que le Chondrus et d’autres algues rouges s’installent « bien amarrées » aux rochers. Des conditions difficiles, soumises aux variations du niveau marin, de la luminosité et de la température.

En effet les populations de Chondrus, selon l’exposition au soleil, selon l’emplacement sur les rochers, dans des anfractuosités de la roche ou autre protection, et selon l’impact de la houle, apparaissent comme des peuplements aux aspects variés en couleur et en forme. Une belle façon de souligner l’horizon du rivage.

La répartition des algues sur l’estran

Marée et étages de l’estran

Annie Péron du marinarium de Concarneau, explique le phénomène des marées et leur influence sur la répartition des espèces végétales et animales sur l’estran

Aujourd’hui, 21 février 2011, nous sommes sur le littoral, en commune de Trégunc au lieu dit Pouldohan à Pors Breign. Le coefficient de marée est de 111. L’amplitude des marées est de l’ordre de 4-5 m à Trégunc, alors qu’il atteint 12 m ou même 16 m en certains points du littoral Nord de la Bretagne et des Côtes d’Armor.

Les algues se répartissent le long de l’estran en fonction :

De leur capacité à résister à la déshydratation le temps d’une marée basse.
De leur équipement pigmentaire.
De leur exposition sur l’estran (en mode plus ou moins battu).
De l’amplitude des marées et de la configuration de l’estran.
De la luminosité liée à l’orientation de l’estran.

Les trois grands étages sont délimités de façon théorique par les limites atteintes par la mer en période de vive-eau.

Les marées sont d’amplitude la plus forte lors des pleines lunes et des nouvelles lunes : c’est la période de vive-eau.

Les marées sont d’amplitude plus faible lors des quartiers «montants» et «descendants» des phases lunaires : c’est la période de morte-eau.

Étage supra-littoral : zone des embruns. Nous avons observé un lichen : le Xanthoria, de couleur jaune, il est marqueur de la zone toujours émergée, jamais recouverte d’eau, même par fort coefficient.

Étage médio-littoral : zone intertidale, scindée en sous-zones selon les temps respectifs d’immersion et d’émersion. Plus on s’élève vers la zone supra-littorale, plus les temps d’émersion sont longs. Les temps d’émersion diminuent en allant vers le bas de la zone de balancement des marées.

Le haut de cet étage est délimité par une marque noire sur le rocher : un lichen noire (Verrucaria), qui délimite distinctement la limite supra/médio-littoral.

C’est au niveau de cette ceinture de balancement des marées que nous observons les familières algues brunes et rouges. En effet, les algues supportant le mieux d’être à découvert plusieurs heures d’affilée se situent en général en haut de la côte, et les algues sensibles à l’air extérieur, et donc au dessèchement, se situent au «fond» de la côte.

Étage infra-littoral : presque toujours immergé. C’est l’occasion d’observer les grandes laminaires dont les thalles reposent sur les rochers.

La lumière & les algues

Par Maélis et Blandine

Les algues ont besoin de la lumière pour se développer et se reproduire. Pour faire leur photosynthèse, elles absorbent la lumière grâce aux pigments présents dans les chloroplastes. Elles produisent ainsi du dioxygène, et transforme l’énergie lumineuse pour fabriquer leur matière comme le saccharose (sucre que l’on retrouve en chaîne dans les parois des algues).

Les différentes algues se répartissent en profondeur en fonction de la «couleur» de la lumière (appelée longueur d’onde), qu’elles absorbent grâce à leur équipement pigmentaire. L’algue «perçoit» mieux la couleur complémentaire de sa propre couleur. C’est à dire qu’une algue nous apparaît rouge car elle absorbe les rayonnements dans le vert. Une algue est verte à nos yeux car elle absorbe les rayonnements dans le rouge.

Les algues n’absorbent pas les mêmes rayons lumineux, c’est la raison pour laquelle elles possèdent différents pigments :

Algues vertes : chlorophylle A+B et caraténoïde .
Algues brunes : chlorophylle A+C et caraténoïde (fucoxanthine).
Algues rouges : chlorophylle A+D et caraténoïde + phycoérythrine + phycocyanine.

Pour réaliser leur photosynthèse, elles doivent être capables d’absorber les rayons lumineux qui pénètrent dans l’eau. L’absorption, par les algues, des rayons lumineux qui entrent dans l’eau dépend :

De la longueur d’onde de la lumière : plus la longueur d’onde est faible (proche des ultraviolets), plus elle pénètre loin en profondeur. Plus la longueur d’onde est forte (proche des infrarouges), moins elle pénètre dans l’eau.
De l’eau de mer, plus ou moins chargée en substances minérales et organiques.

De la photopériode (Le photopériodisme est le rapport entre la durée du jour et de la nuit. Ce paramètre est un facteur écologique qui joue un rôle prépondérant sur l’activité des algues).

Brève histoire de couleurs et de profondeur

Algues rouges (Chondrus)

Elles se situent là où elles peuvent percevoir la lumière verte. Au delà des 5 mètres de profondeur.

Les rhodobiontes (Précisions de Sylvie Gauthier)

La couleur verte de la chlorophylle est masquée par deux autres pigments : un rouge prédominant, la phycoérythrine, et un bleu minoritaire, la phycocyanine.

Leur espace vital est restreint à une étroite ceinture rocheuse. Mais grâce à leur accessoire pigmentaire, elles peuvent vivre à une profondeur supérieure à celle atteinte par les algues vertes et les brunes. Et cela grâce au pigment rouge ! En effet comme l’eau de mer arrête préférentiellement les radiations rouges moins énergétiques, seules les radiations bleues, qui peuvent être absorbées par des pigments rouges, subsistent à grande profondeur.

Les rhodobiontes sont vielles de 1,7 milliards d’années.

Algues vertes (Ulva lactuca)

Elles se situent dans les 5 premiers mètres de profondeur, là où elles peuvent encore percevoir la lumière rouge.

Les algues vertes ou chlorobiontes : il n’y a que du vert rien que du vert !

(Précisions de Sylvie Gauthier)

Elles se trouvent plus en surface. Une bathymétrie idéale pour permettre à la seule chlorophylle d’assurer la captage de l’énergie nécessaire à la vie, sans obligation d’un pigment supplémentaire. Cela est devenue possible au cours de l’évolution, il y a 1,3 milliards d’années, grâce à la présence d’une atmosphère rendant les rayonnements moins pénétrants.

D’ailleurs on les trouve partout, dans les mers et les océans, constituant le plancton, puis sur terre, où elles ont conquis le milieu aérien : tronc d’arbres, sol, rocher. Et, en symbiose avec un champignon, elles forment du lichen ( le lichen Xanthoria est présent sur les rochers non immergés en haut de l’estran).

C’est la lignée verte des algues qui donna naissance aux végétaux verts supérieurs.

Algues brunes (Laminaires / fucus)

Elles se situent là où elles peuvent percevoir la lumière du côté rouge et du côté bleu.

Apparition du BRUN ! (Précisions de Sylvie Gauthier). Les algues brunes ou chrysobiontes sont les plus jeunes. Seulement 1,1 milliard d’années. À côté de la chlorophylle, un pigment brun-jaune est présent et dominant : la fucoxanthine. Ce pigment caroténoïde permet d’amener l’activité de la chlorophylle à un niveau supérieur. Les algues brunes, en exploitant un plus large spectre d’absorption, occupent une plus vaste surface sur l’estran.

Le Chondrus crispus, une ressource utilisée en Bretagne

Christian Defer (notre photo) est venu parler de son métier de récoltant.

Avant d’aller à la station biologique de Roscoff étudier comment on extrait les carraghénanes, l’atelier scientifique a accueilli, le lundi 10 janvier 2011, Christian Defer, un des récoltants plozévétiens du « bein youd », dénomination locale du Chondrus crispus. Pendant deux heures, il a répondu aux diverses questions que les élèves avaient préparées avant les vacances de Noël. Une séance filmée et enregistrée.

Le récolte

Lundi 10 janvier 201,1 nous avons rencontré un ramasseur de Chondrus, Christian Defer qui nous a expliqué les pratiques du goémonier.

Rencontre avec Christian Defer

De nombreux noms sont attribués à l’algue Chondrus comme le « bein-youd », le goémon… Le nom de cette algue vient du breton : bein veut dire algue et youd veut dire bouillie. Christian Defer ramasse principalement le « bein-youd », mais il ne récolte pas les fucus et les laminaires car elles sont récoltées principalement dans le Finistère nord.

On distingue des couleurs différentes de Chondrus qu’on nomme l’algue rouge (proche du brun) et l’algue verte, cette dernière se situe plus en bord de mer, au début de l’estran. Elle est donc plus facile à récolter pour les pêcheurs à pied, mais elle est moins lourde que l’algue rouge qui, elle, se situe plus au large et est donc moins accessible. La récolte de ces algues se fait de juin a septembre.

Joël Ansquer récoltant le «bein youd», au large du Gored

La journée d’un goémonier est très organisée. Une des raisons c’est qu’il faut suivre les marées cela représente 4 à 5 heures d’activité par jour. Christian Defer fait en moyenne 150kg de récolte ce qui équivaut à peu près à 6 sacs de 25 kg, qu’il stocke au fur et a mesure sur les rochers de l’estran. Quand la saison ne permet plus la récolte du bein-youd Christian Defer travaille.

Christian Defer consomme de temps en temps des algues comme Porphyra utilisée dans les « sushis », comme le « nori » une algue qu’il récolte. Ce goémonier transmet aux jeunes qui sont intéressés par ce métier. Il pense que le métier de goémonier est un métier d’avenir, et que l’algue a aussi de l’avenir en Bretagne.

Christian Defer a des contacts avec des entreprises qui exploitent les algues. Mais il ne souhaite pas se mettre en partenariat avec eux. Il ne s’est pas encore rendu dans d’autres pays pour voir les différents modes d’exploitation des algues, comme en Chine.

Ce métier attire la curiosité des touristes qui viennent en Bretagne, et son activité est souvent perçue comme un métier de pauvre et de malheureux.

Pour ma part, j’ai beaucoup apprécié cette interview, sur la façon dont Christian Defer récolte le Chondrus, et ce qu’il en fait après, puis le fait d’avoir évoqué la manière dont est perçue cette profession.

Les transformations

Après s’être informé sur la façon dont on récoltait le Chondrus crispus à Plozévet, l’atelier scientifique s’est intéressé à la culture des algues et à leur transformation. Raison pour laquelle, le lundi 17 janvier, les élèves ont reçu André Berthou, créateur d’une petite entreprise, « Talibreizh », spécialisée dans le commerce direct de produits frais de la mer. André Berthou, qui se définit lui-même comme un « paysan de la mer », récolte, cultive et transforme différentes algues. Des activités qu’il double par celle de conchyliculteur. À l’occasion de cette rencontre, les élèves ont pu en savoir davantage sur le commerce direct, une découverte pour eux…

Vidéos en ligne : « Paysan de la mer en Bretagne ».

Première partie. Cliquer ici.
Deuxième partie. Cliquer ici

Les liens de l’entreprise Talibreizh

Talibreizh travaille, fournit et échange avec :

Des traiteurs locaux ou de bons cuisiniers des algues), des boulangers qui intègrent l’algue dans leurs produits.
La station biologique de Roscoff, organisée en unités de recherche sur l’étude des molécules extraites des algues, s’intéresse également aux petites entreprises locales impliquées en aquaculture macroalgues.
La CCI comme centre de formation.
L’Ifremer intervenant comme gestionnaire des ressources et de diffusion des informations sur l’état de la biomasse disponible. En association avec les affaires maritimes, elle permet de délivrer les autorisations de récolte des algues de rive.
L’INAO, l’institut national d’appellation d’origine, pour le contrôle et la certification des produits biologiques.

Quant à l’avenir des algues en Bretagne, d’après André Berthou, il y a un tonnage énorme, un potentiel qui pourrait s’ouvrir vers des possibilités innovantes en aquaculture d’algues… Mais le public est encore rare. Et les investissements de départ sont énormes pour parvenir à un chiffre d’affaire acceptable. Il n’y a plus que trois exploitants de Wakamé aujourd’hui, car les entreprises n’achètent pas aux artisans locaux, l’effet d’une mondialisation jugule l’épanouissemnt des petits artisans… Comme le précise André Berthou : «Il s’agit bien d’une volonté politique et d’une orientation économique… De plus l’avenir est dans le label BIO ».

Pour l’heure les » paysans de la mer » vendent directement en AMAP :

Les AMAP – Associations pour le maintien d’une agriculture paysanne – sont destinées à favoriser l’agriculture paysanne et biologique qui a du mal à subsister face à l’agro-industrie. Quelques Amap locales issues de l’aquaculture existent à Lorient, Brest, Concarneau et Douarnenez.

À l’avenir, obtenir le label Bio implique des procédures à la certification Bio des algues bretonnes, d’où l’adoption d’un guide de lecture pour la production d’algues marines Bio. Il est stipulé que :

« Ce guide se prononce sur les modalités de production d’algues sauvages ramassées et d’algues cultivées en pleine mer et permettra ainsi l’application en France du cahier des charges européen « Algues Marines Bio » (règlement (CE) N°710/2009). Il clarifie notamment la classification des eaux côtières qui permettra leur zonage, pour identifier celles retenues comme aptes au ramassage et à la culture d’algues marines Bio. Elle s’appuiera, entre autres, sur le classement de l’état écologique des eaux côtières dans le cadre du SDAGE Loire-Bretagne (Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux) et aussi sur le classement conchylicole. »

André Berthou s’investit sur toute la chaîne : depuis la production de l’algue jusqu’au produit final. En effet, il ne cultive pas uniquement le wakamé, il est également conchyliculteur. Deux activités complémentaires qui lui permettent de confectionner lui-même les conserves « talibreizh ».

Vous pouvez le retrouver, chaque week-end, sur les marchés de Quimper et de Fouesnant !

Les phycocolloïdes du Chondrus

Les «carraghénanes»

Lundi 7 février 2011.

L’atelier scientifique s’intéresse aux polysaccharides extraits des algues rouges et brunes présentes sur nos côtes.

Soyons plus précis !

Il s’agit des alginates extraits des laminaires (grandes algues brunes), des carraghénanes et agars issus des algues rouges comme le Chondrus crispus. Ils sont utilisés pour leur pouvoir gélifiant d’où leur nom de phycocolloïdes.

L’atelier s’est rendu à la station biologique de Roscoff accueilli par Gaëlle Correc (ingénieure d’études au CNRS), qui travaille dans l’équipe « Polysaccharides algaux » de l’ UMR CNRS 7139 « Végétaux Marins et Biomolécules ».

Dans ce grand laboratoire de bord de mer le contexte littoral, soumis aux grands marnages, offre un terrain d’étude d’une grande richesse faunistique et algale.

Avant de s’engager dans les travaux pratiques une petite présentation sur l’intérêt des algues en Finistère nord par Philippe Potin.

Découverte de différentes algues

Découverte de différents types d’algues (vidéo en .mov, 6,8Mo)

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Travaux pratiques : extraction des polysaccharides

Mise en évidence des phycocolloïdes

Après cette découverte, vient le temps des travaux pratiques. Par groupes de trois, les élèves vont extraire du Chondrus cripus, ce fameux bein youd plozévétien, les principes qui intéressent l’industrie, notamment agro-alimentaire, c’est-à-dire les carraghénanes. Marie-Océane et Maélann nous expliquent la manipulation.

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Le protocole d’extraction.

Les carraghénanes sont utilisés “pour améliorer la texture” des produits alimentaires, par exemple : lait au chocolat, confiture, glace, gâteaux, vinaigrette, ou dans des produits hygiéniques comme le savon…

Ils servent à maintenir des produits en suspension dans un liquide ou à gélifier le produit.

Ils interviennent comme gélifiants ou comme stabilisants, sous le code E 406.

L’extraction du carraghénane

Par Marie-Océane et Maélann

1) Extraction :

Mettre 300 ml d’eau douce dans un bécher.
Couper des petits morceaux de Chondrus de 1cm, puis les mettre dans le bécher.
Mettre ce mélange sur une plaque chauffante au bain marie à 80° avec un agitateur magnétique permettant d’homogénéiser la solution pendant deux heures.

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2) Filtration :

Verser le mélange dans un entonnoir possédant un filtre à mailles serrées.
On obtient alors une solution de couleur orangée.

3) Précipitation :

Tout en tournant, il faut incorporer de l’éthanol au mélange précédemment préparé.
Il y a apparition de polysaccharides (poly : plusieurs ; saccharose : sucre), qui se nomment aussi carraghénanes, sous forme d’un gel visqueux et fibreux translucide.

4) Utilisation :

Les carraghénanes sont utilisés »pour améliorer la texture » des produits alimentaires, par exemple : lait au chocolat, confiture, glace, gâteaux, vinaigrette, ou dans des produits hygiéniques comme le savon…

Ils servent à maintenir des produits en suspension dans un liquide ou à gélifier le produit.

Ils interviennent comme gélifiants ou comme stabilisants, sous le code E 406.

5) Petite expérience facile à réaliser :

Une des propriétés du lambda carraghénane : maintenir en suspension des particules ou ingrédients dans un liquide.

Voir en vidéo

Extraction des carraghénanes. 1° étape (vidéo en .mov, 4,8Mo)

Extraction des carraghénanes. 2° étape (vidéo en .mov, 4,9Mo)

La propriété des gels

Après avoir extrait les carraghénanes de Chondrus crispus, et mis en évidence que ces rhodophytes (ou algues rouges) possèdent un principe gélifiant, une nouvelle « manip » va permettre à l’atelier scientifique de découvrir que l’on tire différents phycocolloïdes (de phyco = algue, et colloïde = presque colle) de ces algues rouges. Et, en ce qui concerne plus précisément les carraghénanes, les élèves vont prendre conscience qu’il en existe de plusieurs types. Ce qui détermine des utilisations particulières, selon le résultat que l’on recherche.

Gaëlle Correc et Maud Millet disposent alors devant les élèves de petits gobelets remplis d’étranges préparations plus ou moins transparentes. Ce qui suscite une curiosité immédiate et assez irrépressible. Chacun attend le moment où il aura le droit d’observer et de tâter le contenu de ces gobelets. Pourtant, avant, il s’agit d’en savoir un peu plus sur les phycocolloïdes, et sur ce qui, d’un point de vue chimicophysique, différencie les agars des carraghénanes et les carraghénanes entre-eux ; un exposé vivant de Gaëlle Correc, et une illustration imagée de Maud Millet, comme les Petits Débrouillards savent les concevoir. Ainsi, ont-ils pu découvrir que l’agar est dur et assez cassant. Et, surtout qu’il existe trois types de carraghénanes, le kappa carraghénane, le iota carraghénane et le lambda carraghénane (revoir la fiche établie par Julie), aux utilisations agroalimentaires différentes. Ils font partie de la grande famille des polysaccharides alimentaires, qui, essentiellement d’origine végétale, ont des propriétés stabilisantes, épaississantes et gélifiantes. Comme additifs alimentaires, les agars et carraghénanes émargent à la liste des agents de texture autorisés par l’Union européenne. Ils sont connus respectivement sous le code E 406 et E 407 (E 407a, pour les carraghénanes issus de l’algue cultivée Eucheuma ), les Alginates étant : E 400, E 401, E 402, E 403, E 404, E 405.

Les polysaccharides extraits d’algues rouges, représentés par les agars et carraghénanes, sont des phycocolloïdes utilisés pour leur pouvoir gélifiant. Or, tous ces gels présentent des textures différentes. Pourquoi ?

Si vous touchez l’algue sur ses bordures, vous vous rendez compte de sa texture lisse et visqueuse. C’est de cette paroi que sont extraits ces gels.

La viscosité du composant est liée à ses propriétés physicochimiques. En effet, un polysaccharide est une association en chaîne de sucres simples (si un sucre simple est un wagon, le polysaccharide forme un train). Mais les enchaînements présentent des motifs différents à l’origine de leur dénomination. C’est pourquoi on distingue les Kappa, Iota et Lambda carraghénanes. L’organisation de leurs chaînes en 2 ou 3 dimensions confère aux gels des textures bien différentes.

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