L’utilisation d’explantsmodifier
L’aquaculture d’éponges pour la production de spongines ou de métabolites capitalise sur les capacités de régénération élevées des cellules d’éponges totipotentes en utilisant des explants (morceaux découpés d’une éponge mère, qui se transformeront ensuite en une éponge pleine) comme moyen de culture d’éponges. Les éponges ont une croissance indéterminée, la croissance maximale étant déterminée par les contraintes environnementales plutôt que par la génétique. Lors de l’établissement initial d’une ferme, les explants d’éponges seront choisis en fonction de leurs caractéristiques phénotypiques de croissance rapide et de spongine ou de métabolites de haute qualité.
Aquaculture multitrophique intégréemodifier
L’aquaculture marine intensive au cours de la dernière décennie a considérablement augmenté et a entraîné des impacts environnementaux négatifs considérables. De grands volumes de matières organiques rejetées par les aliments non consommés et les déchets excréteurs d’espèces aquacoles ont entraîné des niveaux élevés de nutriments dans les eaux côtières. De grandes quantités d’azote (~ 75%) excrétées par les bivalves, les saumons et les crevettes pénètrent dans l’environnement côtier, avec le potentiel de développer des proliférations d’algues et de réduire l’oxygène dissous dans l’eau.
Un système aquacole intégré comprend un certain nombre d’espèces à différents niveaux trophiques de la chaîne alimentaire. Ainsi, les organismes générateurs de déchets (organismes nourris) tels que les poissons et les crevettes sont couplés à des organismes extractifs tels que les ormeaux, les éponges ou les oursins, comme mécanisme d’élimination de l’excès de matière nutritive de la colonne d’eau. Les éponges de mer ont un avantage distinct en tant qu’organisme extractif dans un système d’aquaculture multi-trophique intégré, car elles ont le potentiel d’agir comme bioremédiateur pour éliminer à la fois les bactéries pathogènes et la matière organique. L’éponge Hymeniacidon perlevis a montré une excellente capacité à éliminer le carbone organique total (COT) de l’eau de mer dans des conditions d’aquaculture intégrée, et pourrait être un outil de biorestauration potentiellement utile pour les systèmes aquacoles dans les régions où la pollution de l’eau est élevée. En outre, l’enrichissement organique provenant des poissons élevés à proximité peut stimuler la croissance des éponges, ce qui permet une aquaculture plus efficace des éponges de mer.
Aquaculture d’éponges de bath
De nombreuses exploitations commerciales d’éponges de mer situent leurs sites aquacoles dans des eaux plus profondes (> 5 m), afin de maximiser le nombre d’explants d’éponges pouvant être cultivés et d’augmenter la productivité. Deux méthodes principales d’aquaculture d’éponges de bain ont été expérimentées avec des éponges cultivées sur une corde ou à l’intérieur d’un sac en filet.
Méthode de cordemodifier
La survie des éponges cultivées sur des cordes est généralement plus faible car des dommages irrécupérables surviennent à l’explant lors du « filetage » sur la corde. De plus, les éponges cultivées sur la corde peuvent être arrachées de la corde lors de tempêtes à mesure que le débit d’eau augmente considérablement, ou s’éloigner de la corde et former une éponge en forme de beignet non commercialisable, de faible valeur et caractéristique. Des différences dans la croissance et la santé des éponges se produisent au sein des espèces caractérisées par des variations de la capacité de régénération, de la sensibilité à l’infection après la coupe, de la rusticité et du potentiel de croissance.
Méthode des sacs en filet
Des niveaux de dommages plus faibles chez certaines espèces d’éponges cultivées via des sacs en filet peuvent entraîner des niveaux de survie plus élevés. Les taux de croissance peuvent être diminués car les brins de maille sur les sacs peuvent diminuer le débit d’eau, limitant la disponibilité des aliments. L’accumulation d’agents d’encrassement biologique tels que les bryozoaires, les ascidies et les algues sur le maillage peut limiter davantage le débit d’eau. Des brins de maille mince avec de grands espaces et un site bien positionné peuvent agir comme un moyen d’atténuer l’encrassement biologique et les débits réduits.
Combinaison de méthodeSdit
En combinant les approches en corde et en sac en filet pour l’aquaculture d’éponges de bain dans une « période de pépinière », la qualité et la production peuvent augmenter. Dans la méthode de la période de pépinière, les éponges sont initialement cultivées dans des sacs en filet jusqu’à ce que les explants aient guéri et se soient régénérés pour filtrer efficacement l’eau. Les explants régénérés sont transférés sur une corde pour favoriser une croissance optimale jusqu’à la récolte. Cette stratégie exige beaucoup de main-d’œuvre et est coûteuse, les taux de croissance et de survie n’étant pas plus élevés que lorsque l’agriculture se fait uniquement par la méthode des sacs en filet.
Une méthode plus économiquement viable pour cultiver des éponges de bain serait de transférer les éponges dans des sacs en filet plus grands au fur et à mesure de la croissance des éponges pour permettre un écoulement d’eau adéquat et une séquestration des nutriments.
Production aquacole d’éponges de bain en micronésiedit
Des éponges de bain sont actuellement produites à l’aide de l’éponge Coscinoderma matthewsi avec une production d’environ 12 000 éponges, vendues localement aux résidents et aux touristes à Pohnpei, États fédérés de Micronésie. Ces éponges sont l’une des seules véritables éponges de mer d’élevage durable au monde. Les éponges sont cultivées selon la méthode de la corde, avec de faibles coûts d’investissement de quelques milliers de dollars pour l’équipement agricole et d’entretien, produisant des éponges 100% naturelles sans ajout de produits chimiques agressifs pendant le traitement.
La production aquacole d’éponges C. matthewsi a été entreprise par l’Institut de recherche Marine et Environnementale de Pohnpei (MERIP), pour essayer de générer un revenu durable pour les résidents de la communauté locale avec peu d’options pour gagner de l’argent. Les éponges mettent environ deux ans à atteindre une taille exploitable, les plongeurs libres éliminant régulièrement les algues et les agents d’encrassement biologique à la main. Ces éponges sont traitées par des processus naturels, où elles sont laissées à sécher à l’air libre, puis placées dans des paniers et retournées dans la lagune où elles ont été cultivées. Ce processus élimine toute la matière organique de l’éponge laissant derrière elle le produit éponge de bain final. Un traitement ultérieur se produit en ramollissant l’éponge, mais aucun agent de blanchiment, acide ou colorant n’est utilisé.
Aquaculture d’éponges bioactives
La recherche sur l’élevage d’éponges de mer pour les métabolites bioactifs se produit dans les régions méditerranéennes, Indo-Pacifiques et du Pacifique Sud. Les principaux objectifs sont d’optimiser les méthodes de production bioactives, les processus aquacoles et les conditions environnementales pour maximiser leur production.
Nouvelles méthodeSdit
En aquaculture pour les bioactifs, la forme finale de l’explant n’est pas préoccupante, ce qui permet d’utiliser des méthodes de production supplémentaires. Les nouvelles méthodes de culture bioactive incluent la « méthode du réseau de mailles » qui utilise la colonne d’eau pour accrocher verticalement un tube en maille avec des explants simples maintenus dans des poches alternées.
Le nombre d’éponges nécessaires aux bioactifs d’aquaculture est réduit car les métabolites secondaires des éponges peuvent être récoltés de manière répétitive pendant de nombreuses années, ce qui réduit les coûts et l’infrastructure nécessaires. Les quelques éponges sélectionnées pour la production de métabolite auraient des taux de production élevés pour le métabolite cible afin d’optimiser la production et les bénéfices.
Facteurs affectant la production de métabolite secondairedit
Un certain nombre de facteurs affectent la production de métabolite de l’éponge, la concentration de métabolite variant considérablement entre les explants voisins. Les différences localisées d’intensité lumineuse et de bio-encrassement sont des facteurs physiques et biologiques qui affectent de manière significative la biosynthèse des métabolites dans les éponges. Les changements dans les facteurs environnementaux peuvent modifier les populations microbiennes et, par la suite, affecter la biosynthèse des métabolites.
Comprendre les facteurs environnementaux qui affectent la biosynthèse du métabolite ou le rôle écologique du métabolite peut être utilisé comme avantage concurrentiel pour maximiser la production de métabolite et le rendement total. Par exemple, si le rôle écologique du métabolite cible secondaire était de dissuader les prédateurs, imiter la prédation en blessant l’éponge avant la récolte peut être une technique efficace pour maximiser la production de métabolite.
Certaines éponges produisant des métabolites se développent extrêmement rapidement, ce qui suggère que les éponges agricoles peuvent être une alternative viable à la production de bioactifs qui ne peuvent actuellement pas être synthétisés chimiquement. Bien que l’élevage d’éponges pour produits bioactifs soit plus lucratif en raison de ses propriétés à plus forte valeur ajoutée, plusieurs défis ne sont pas présents lors de l’aquaculture d’éponges de bain, tels que les coûts élevés associés à l’extraction et à la purification des métabolites.