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Les Algues

Les algues rouges ou rhodophycées :

L'ensemble des algues rouges, rhodophytes ou rhodophycées comporte quelques espèces unicellulaires. Toutefois la plupart sont filamenteuses ou pluricellulaires.

Ces algues contiennent un pigment rouge, la phycoérythrine et accessoirement un pigment bleu, la phycocyanine. La présence de ces pigments explique pourquoi ces algues peuvent vivre à très grande profondeur (cent mètres et plus) là où la lumière n'est plus représentée que par des ondes bleues ou violettes, lesquelles ne sont par absorbées par les chlorophylles, mais bien encore par ces phycobilines, lesquelles après avoir absorbé l'énergie lumineuse, la transmettent à la chlorophylle a. Il n'est donc pas surprenant que la concentration de ces pigments augmente avec la profondeur.

Dans les parois des algues rouges, on trouve une matrice mucilagineuse composée de polymères sulfatés du galactose appelés agar, fumori, porphysan et carraghénane. Ce sont ces polymères qui donnent aux algues rouges leur texture souple et glissante.

Dans les parois de certaines algues rouges, on trouve aussi des dépôts de carbonate de calcium qui jouent un rôle important dans la construction des dépôts coralliens.

Les algues rouges unicellulaires colonisent les eaux d'imprégnation des sols ou des murs, les eaux douces et marines. Certaines sont indépendantes (Porphyridium caractéristique des pieds des murs arrosés d'urine), d'autres sont réunies en amas par une gelée (Rhodosorus) ou en cordons (Gonotrichum). Leur structure est toujours très simple : un seul grand plaste par cellule. La reproduction sexuée est inconnue.

Les algues vertes ou chlorophycées :

Les algues vertes unicellulaires se répartissent en quatre ordres.

Les volvocales rassemblent des espèces mobiles grâce à deux flagelles antérieurs égaux. Elles possèdent des vacuoles pulsatiles et un stigma, organite sensible à la lumière.

La majorité des mille espèces vivent en eau douce et abondent dans les eaux riches en composés azotés.

Cet ordre comprend des formes libres (Chlamydomonas, Dunaliella) et des formes coloniales. Ces colonies sphériques (cœnobes) comprennent 4 à 6 cellules (Gonium, Pandorina), 16 à 28 cellules (Eudorina), 500 à 40 000 cellules (Volvox). Les tétrasporales comprennent une centaine d'espèces, surtout d'eau douce, dont les cellules immobiles sont noyées dans une gelée et forment une colonie. Les cellules possèdent des vacuoles pulsatiles et un stigma. Certaines cellules possèdent deux pseudos cils qui constituent une ébauche flagellaire. La reproduction sexuée conduit à la fabrication de gamètes mobiles. Les chlorococcales forment un ensemble de près de 900 espèces, solitaires ou associées en cœnobe, immobiles des eaux douces et marines. La reproduction par scissiparité n'existe pas chez ces algues. La reproduction asexuée conduit à la fabrication de spores. La reproduction sexuée se fait au moyen de gamètes flagellés ou immobiles.

Trebouxia est une algue verte solitaire que l'on trouve fréquemment sur les troncs des arbres où elle forme une poussière verte. Cette algue s'associe aussi à des champignons pour former certains lichens. L'espèce Chorella se trouve aussi dans la poussière verte des troncs, mais aussi sur les parois de récipients qui ont contenu de l'eau (vases, aquariums, réservoirs divers).

Les zygnemétales sont surtout connues pour leurs modes de reproduction sexuée. Chaque cellule produit un ou deux gamètes. Deux gamètes se rapprochent pour former un œuf qui survit pendant la mauvaise saison. À la bonne saison, l'œuf subit une méiose qui donne naissance à deux spores haploïdes qui évoluent en cellules banales.

Les zygnemétales sont souvent représentées par des cellules comportant deux valves ornementées, séparées par un étranglement. Ces valves sont micro perforées et laissent échapper un mucus qui assure leur déplacement.

Prototheca moriformis est la seule algue verte unicellulaire responsable de maladies (Protothécose) chez l'homme et les animaux. Cette algue est commune dans les sols et provoque des lésions sous-cutanées qui, après envahissement des ganglions lymphatiques, peuvent envahir de larges portions du corps.

Les algues brunes ou chromophycées :

Le vaste groupe des chromophytes ou chromophycées contient cinq classes d'algues brunes unicellulaires.

Les chrysophycées sont surtout des algues d'eau douce. Elles ont le plus souvent une jolie couleur brun doré. Bien qu'elles soient capables de photosynthèse, ces algues ont besoin de trouver des matières organiques pour leur nutrition. Les chrysophycées se divisent par scissiparité. De nombreuses espèces sont capables de former des spores de résistance entourées d'une coque siliceuse.

Diverses chrysophycées présentent des particularités : des écailles siliceuses (Synura) ou polysaccharidiques (Chromulina) ; une enveloppe en forme d'urne (Dinobryon, la lorica), des tentacules, des rhizopodes (Chrysoamœba) ou encore un squelette siliceux externe (groupe des silicoflagellés abondants dans les mers froides).

Il existe aussi des formes coloniales de cellules englobées dans une gelée ou en files ramifiées (Chrysosphæra).

Les prymnésiophycées, voisins des chrysophycées, s'en distinguent par la présence d'un haptonéma, appendice fin ressemblant à un flagelle, s'enroulant sur lui-même et permettant à la cellule de fixer temporairement.

Ces algues sont un constituant majeur du plancton marin. Beaucoup sont capables de phagocytose, bien que possédant des plastes. Le groupe des coccolithophoridés, abondants dans les mers chaudes tropicales, se caractérisent par la présence d'écailles calcaires (coccolithes).

Les xanthophycées de couleur vert jaune ou verte sont surtout des algues d'eau douce qui peuvent être flagellées, amiboïdes, isolées ou formant des colonies gélatineuses. Il existe aussi des formes filamenteuses.

L'espèce Vaucheria utilise pour sa reproduction sexuée un gros gamète femelle immobile et de petits gamètes mâles mobiles. Les eustigmatophycées sont très proches des xanthophycées dont elle se distinguent surtout par la présence d'un très gros stigma situé hors du plaste, mais près du flagelle antérieur.

Pleurochloris est une algue coloniale du sol. Chlorobotris regularis habite les eaux acides où elle forme des colonies gélatineuses. Vischeria est une espèce solitaire très ornementée.

Les diatomées :

Les diatomées ou bacillariophycées forment la plus vaste des cinq classes de chromophytes unicellulaires. Ces algues sont enfermées dans une coque siliceuse (frustule) et forment une part prépondérante du plancton marin. Elles sont également abondantes en eau douce.

Presque toutes les diatomées se déplacent par émission de mucus au travers des pores de la frustule. Quand les conditions de vie deviennent défavorables, les diatomées cessent de se diviser, accumulent des réserves lipidiques, s'assombrissent et tombent sur les fonds. Elles reprennent leur aspect et leur activité quand les conditions redeviennent normales. Chez certaines espèces, les formes de résistance sont constituées par des cellules rétractées dans des coques siliceuses très épaisses.

Les diatomées se classent en deux ordres.

Les centrales ou biddulphiales qui présentent presque toutes une symétrie radiaire (étoilée). Cet ordre comprend essentiellement des espèces marines à nombreux plastes et grandes vacuoles.

Les pennales ou bacillariales regroupent les autres diatomées majoritairement des formes à symétrie bilatérale (pennée), mais aussi des formes à symétrie trellisoïde et à symétrie gonoïde.

Ces diatomées vivent en milieu marin ou dulçaquicole. Beaucoup vivent sur les fonds ou reposent sur différents substrats (végétaux aquatiques, parois, etc.). La frustule porte souvent une fente ou raphé, bordé de chaque côté d'un bourrelet. Ces algues se déplacent souvent rapidement.

Les diatomées forment la majeure partie du plancton dans les mers froides et constituent donc la source principale de nourriture pour les poissons et les autres animaux marins de ces régions. On peut trouver plusieurs millions de ces algues par litre de mer. Lorsque ces algues meurent, leurs frustules se déposent en grandes couches dans les sédiments auxquels on a donné le nom de diatomites. Ces terres à diatomées sont très utilisées dans les détergents, les abrasifs fins, les décapants. On les utilise aussi dans des peintures pour augmenter leur pouvoir réfléchissant (panneaux de signalisation routière, plaques d'immatriculation, gilets de signalisation utilisés par les pompiers, les agents des travaux publics, etc.).

Les diatomées sont également d'excellents indicateurs de la qualité des eaux, en particulier en considérant la tolérance aux pollutions de certaines espèces (pH, teneur en sels, en éléments nutritifs, en azote, température). Les diatomées sont également d'excellents marqueurs en médecine légale (noyade en eau douce ou marine, temps de séjour dans l'eau, etc.).

Les euglénophycées :

Fréquentes dans les eaux très chargées en matières organiques (purin), les euglénophytes ou euglénophycées se rencontrent aussi dans les eaux saumâtres et marines. Les euglénophytes sont à la fois proches des algues brunes et des protozoaires.

Certaines espèces ont des plastes, mais ne fabriquent jamais d'amidon, mais une autre forme de réserves glucidiques, le paramylon.

Certaines espèces sont apigmentées et se nourrissent de substances organiques dissoutes.

Certaines espèces établissent des relations symbiotiques avec des chlorelles. Ces relations sont plus ou moins durables. Les chlorelles, contenues dans des vacuoles, font de la photosynthèse. À la mauvaise saison ou si la lumière est trop faible, l'euglène se nourrit par phagocytose comme un protozoaire.

Si les conditions deviennent très difficiles, certaines euglènes perdent leurs flagelles, se chargent de réserves, s'arrondissent et s'entourent d'une enveloppe protectrice qui leur permet d'attendre de meilleures conditions.

Parmi les genres les mieux étudiés, citons : Euglena, pigmenté, pratiquant la photosynthèse ; Astasia, incolore, absorbant des substances dissoutes ou Peranema, incolore, se nourrissant par phagocytose.

Les dinophycées :

Les dinophycées et les autres algues du groupe des pyrophytes possèdent des trichocystes. Ce sont des filaments rigides dévaginables dont on ne sait véritablement s'ils servent à l'attaque, la défense ou pour s'attacher.

Les dinophycées, encore appelées dinoflagellés ou péridiniens sont des organismes des eaux douces, mais surtout des eaux saumâtres et marines tempérées et chaudes. Les formes classiques sont entourées d'une thèque cellulosique, formée de deux valves séparées transversalement par un sillon (cingulum) dans lequel est inséré un flagelle dont les battements entraînent la cellule dans un mouvement rotatif caractéristique.

Il existe de très nombreuses espèces de dinoflagellés. Certaines espèces sont chlorophylliennes et possèdent également des pigments caroténoïdiens (péridinine) à l'origine de marées rouges lorsque ces organismes pullulent à la belle saison. Ces organismes accumulent leurs réserves glucidiques sous la forme d'un cryptamylon.

De nombreuses espèces établissent des relations symbiotiques avec des organismes comme des vers, des éponges, des holothuries, des coraux, des mollusques et des crustacés. Les organismes perdent alors leurs plaques de cellulose et deviennent, dans leurs cellules hôtes, des globules sphériques portant le nom de zooxanthelles.

D'autres dinoflagellés sont luminescents. C'est le cas de Noctiluca dont on peut observer la bioluminescence dans les vagues lorsqu'elles déferlent pendant les nuits d'été. Cette bioluminescence est provoquée par l'oxydation d'une protéine composée de trois acides aminés. Cette protéine, la luciférine, est oxydée grâce à une enzyme, la luciférase. La luciférine des Noctiluca est la même molécule que l'on trouve chez les femelles des lampyres ou vers luisants et chez certaines bactéries bioluminescentes du bois pourri.

Certaines espèces, enfin, sont toxiques. C'est le cas des Dinophysis, abondants sur les côtes de Bretagne et qui rendent les moules et autres mollusques bivalves filtrants impropres à la consommation. C'est aussi le cas d'autres péridiniens comme du Gymnodinium ou du Gonyaulax, responsables de marées rouges toxiques. Pire, le Gambierdiscus toxicus est responsable de graves intoxications, souvent mortelles, en Californie et au Mexique. Cette intoxication est connue sous le nom de ciguatera.

Source : www.univ-ubs.fr/ecologie/alguesuni.html#c

Les cyanobactéries ou cyanophycées, encore appelées algues bleues, sont considérées maintenant comme des bactéries photosynthétiques oxygéniques.



Bien qu'étant des procaryotes, les cyanobactéries ont un système photosynthétique proche des végétaux chlorophylliens. Elles possèdent de la chlorophylle a et le photosystème II. Comme les algues rouges, les cyanobactéries ont des phycobiliprotéines comme pigments accessoires.

Le dioxyde de carbone est assimilé suivant le cycle de Calvin et le sucre de réserve est le glycogène. Les cyanobactéries conservent l'excès d'azote sous forme d'arginine et d'acide aspartique dans des granules de cyanophycine.

La plupart des cyanobactéries sont des photo-litho-autotrophes obligées. Cependant, dans l'obscurité, certaines espèces se comportent comme des chimio-hétérotrophes en oxydant le glucose et divers autres sucres. En condition anaérobie, Oscillatoria limnetica oxyde le sulfure d'hydrogène à la place de l'eau et réalise une photosynthèse anoxygénique comme les bactéries vertes photosynthétiques. Les cyanobactéries présentent une grande variabilité de métabolismes. La plupart des cyanobactéries apparaissent bleu-vert à cause de la phycocyanine. Certaines sont rouges ou brunes à cause de la présence du pigment rouge : la phycoérythrine.

Les cyanobactéries ont généralement une paroi Gram négative. Beaucoup d'entre elles sont mobiles par reptation ou grâce à des vésicules gazeuses. Synechococcus, une espèce marine, se déplace à grande vitesse (25 micromètres par seconde) par un mécanisme qui est resté jusqu'à présent inconnu.

Les cyanobactéries se reproduisent par division binaire, par bourgeonnement, fragmentation ou scission multiple.

La fixation d'azote par les cyanobactéries

Beaucoup de cyanobactéries formant des trichomes (rangée de cellules bactériennes en contact étroit par une grande surface de contact) ou des filaments peuvent fixer l'azote atmosphérique grâce à des cellules spécialisées appelées hétérocystes. Lorsque les cyanophycées sont privées de nitrates ou d'ammoniac, leurs sources d'azote préférées, environ 10 % de leurs cellules synthétisent une paroi épaisse, se débarrassent de leurs pigments et synthétisent une nitrogénase fixant l'azote.

Les hétérocystes, grâce à leur structure cellulaire transformée, fonctionnent en anaérobiose, même si la cyanobactérie est en présence d'oxygène. Cela leur permet de se consacrer entièrement à la fixation d'azote, lequel est fourni aux cellules adjacentes sous forme de glutamine.

Sur la terre des jardins, le matin quand la rosée est abondante, on peut voir des sortes de petits grains bleutés. Les jardiniers les appellent crachats de lune et les apprécient pour la fertilité qu'ils procurent, sans savoir souvent qu'il s'agit de cyanobactéries du genre Nostoc et que celles-ci apportent à leur terre l'azote qu'elles ont fixé.

Les principaux ordres de cyanobactéries

Ordre
Forme générale
Hétérocystes
Autres propriétés
Genres représentatifs
Chroococcales Bacilles ou coques
Agrégats non filamenteux
Non
Presque toujours immobiles Chamaesiphon, Gloeobacter, Synechococcus
Pleurocapsales Bacilles ou coques
Peuvent former des agrégats
Non
Seuls quelques béocytes (petites cellules sphériques reproductrices) sont mobiles Pleurocapsa, Dermocarpa
Oscillatoriales Filaments, trichomes non ramifiés
Non
Généralement mobiles Lyngbya, Oscillatoria, Spirulina
Nostocales Filaments, trichomes non ramifiés
Oui
Souvent mobiles ; peuvent produire des akinètes (cellules à paroi épaisse, résistantes à la dessiccation) Anabaena, Nostoc, Calothrix
Stigonématales Trichomes filamenteux ramifiés
Oui
Peuvent produire des akinètes Fischerella, Stigonema, Geitleria


Les cyanobactéries sont très tolérantes vis-à-vis des conditions extrêmes, elles sont présentes dans tous les milieux terrestres ou aquatiques.

Il existe des cyanobactéries thermophiles qui vivent dans des eaux dont la température atteint 75° C. Anabaena et Anacystis vivent dans les eaux des étangs et des lacs eutrophes, c'est-à-dire riches en éléments nutritifs. Occasionnellement, ces espèces se multiplient rapidement et forment ce que l'on appelle des fleurs d'eau. Lorsque ces organismes meurent, ils libèrent de grandes quantités de matière organique qui stimule la croissance des bactéries chimiotrophes lesquelles vont rapidement épuiser l'oxygène dissous dans l'eau, entraînant la dystrophie des eaux et la mort des poissons. Oscillatoria est une espèce très résistante à la pollution organique et en constitue un bon indicateur.

Les prochlorales sont des organismes très proches des cyanobactéries, mais en diffèrent puisqu'elles ne possèdent pas de phycobiline, mais contiennent une chlorophylle b. On ne connaît que deux genres de prochlorophytes. Plochloron vit en symbiote dans la cavité cloacale de certaines ascidies coloniales marines. Prochlorothrix n'est connu que dans quelques étangs hollandais.



 

Les cyanobactéries. Un danger occulté

Un dossier préparé par Michel Merceron publié dans Eaux et Rivières, été 2004



Durant l'été 2003 en Ille-et-Vilaine, la baignade a dû être interdite à cause des cyanophycées dans plusieurs plans d'eau sur les treize surveillés par la DDASS : étang communal de Châteaugiron, étangs d'Apigné, zone de loisirs nautiques de Cesson-Sévigné (O-F du 17/7/03), à Martigné-Ferchaud, Châtillon-en-Vendelais et Marcillé-Robert.

En 1998, il est bien possible que les mortalités inexpliquées de saumons et d'autres poissons dans la partie finistérienne du canal de Nantes à Brest aient été également dues à des cyanobactéries.

Si les eaux dormantes sont des lieux privilégiés de développement de cyanobactéries, les eaux courantes ne sont plus à l'abri. Ainsi, après avoir bu l'eau du Tarn, des chiens sont morts durant l'été 2003, intoxiqués, semble-t-il, par la présence de cyanobactéries. Enfin il est très probable qu'elles sont impliquées entre autres dans la restriction de consommation de l'eau du réseau en pays bigouden, promulguée par le préfet durant ce même été. D'ailleurs, dès 2001, nous faisions état d'une quarantaine de sites contaminés sur l'ensemble de la Bretagne.

Pendant longtemps, on s'est demandé pourquoi, durant certains étés, le bétail, les poissons, les oiseaux d'eau mourraient sans raison apparente, pourquoi après certains bains en eau douce des démangeaisons se déclaraient. Aujourd'hui la culpabilité des cyanobactéries est fortement présumée. Depuis quelques années seulement, la France a découvert que l'eutrophisation de ses eaux, qui est particulièrement importante en Bretagne, engendrait la prolifération de ces organismes microscopiques, très souvent dangereux pour la santé humaine et animale. Qui sont-ils ? Où se développent-ils ? Dans quelles conditions ? Quels dangers et quels remèdes ? Comment réagissent les pouvoirs publics ? C'est l'objet de ce dossier qui fait suite à un premier article d'alerte en 2001 (n° 115).

Cependant, ce mot de cyanobactéries reste presque tabou dans le langage administratif public. L'Agence de l'Eau Loire-Bretagne, dans une louable journée d'information en juin 2003 à ce sujet, ne titrait que "Eutrophisation des eaux douces". Depuis quelques années, certains travaux ont été lancés sur la question. Un état des lieux a été réalisé, sans bruit, à l'échelle de la France et il n'a pas été facile de se procurer le rapport concernant la Bretagne. Il fait suite à un certain nombre d'autres travaux tout aussi discrets. L'Afssa a récemment publié un rapport bien fait sur la question. Le dossier que nous présentons ici s'appuie principalement sur ces trois documents.

Leur carte de visite

Initialement, on appelait les cyanobactéries cyanophycées, de cyan (bleu) et phycées (algues), car elles possèdent un pigment bleu (phycocyanine), et aussi de la chlorophylle comme les algues.

En fait, elles ont aussi d'autres pigments qui peuvent leur conférer d'autres couleurs.

Maintenant, on les nomme cyanobactéries parce que, comme les bactéries, elles sont dépourvues d'une membrane isolant le génome du reste de la cellule.

Ce sont des êtres unicellulaires extrêmement anciens. Leur apparition sur terre date d'environ trois milliards d'années. Au cours des temps géologiques, leur photosynthèse a produit des quantités d'oxygène colossales, au point d'en enrichir suffisamment l'atmosphère pour permettre la respiration des animaux. C'est dire leur antériorité, et ce que nous leur devons!

Elles comportent 2000 espèces environ, regroupées en près de 150 genres. En Bretagne, les genres les plus courants actuellement s'appellent Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Aphanizomenon, Nodularia, Limnothrix, etc. Souvent leurs cellules sont groupées en colonies qui peuvent prendre des formes diverses. Chaque cellule a une taille de quelques millièmes de millimètres. Mais en proliférant elles teintent fréquemment l'eau, et les colonies de certaines espèces sont parfois tellement grandes qu'on arrive à les discerner à l'œil nu.

Elles sont partout

Leur ancienneté sur le globe leur a permis de coloniser toutes sortes de milieux, eaux salées, saumâtres ou douces, et la terre. Les milieux extrêmes comme les glaces, les geysers, les sources ferrugineuses ne leur sont pas inconnues. Elles se plaisent particulièrement dans les eaux douces eutrophisées, c'est-à-dire trop enrichies en nutriments, ce qui provoque un fort développement d'algues. Et, malheureusement, nous n'en manquons pas en Bretagne. Beaucoup d'entre elles disposent d'une particularité très utile, une vésicule à gaz à l'intérieur de leur cellule. Grâce à celle-ci, elles peuvent réguler leur flottaison et donc leur niveau dans la colonne d'eau pour se protéger d'un éclairement solaire excessif. Près du sédiment, elles trouveront une plus grande abondance de sels nutritifs, tandis qu'à la surface, elles trouveront un éclairement convenable et la proximité de l'air. On remarque facilement leurs proliférations en surface tôt le matin, lorsqu'elles sont en pleine croissance. Elles forment des "fleurs d'eau", c'est-à-dire des taches ou des traînées colorées spectaculaires quand elles deviennent vieillissantes. À ce stade leur présence visible peut durer de 3 à plus de 30 jours. S'il y a du clapot, elles peuvent former de la mousse colorée qui s'accumule sur la rive orientée face au vent. Autre particularité avantageuse, en cas de déficit d'ammoniaque ou de nitrate dans l'eau - deux formes dissoutes d'azote - beaucoup de cyanobactéries sont capables de capturer l'azote de l'air et de l'utiliser pour leur croissance. Le phosphore est alors l'élément qui, par sa présence plus ou moins abondante, règle leur croissance. De plus, lorsque les conditions du milieu ne leur plaisent plus, elles ont la capacité d'entrer en dormance, et de revivre lorsque les conditions redeviennent meilleures. Ce n'est donc pas sans raison qu'elles ont résisté pendant trois milliards d'années.

En cas de fleur d'eau

Un certain nombre de cyanobactéries sont toxiques et, lors d'une fleur d'eau, il est primordial de déterminer à quelle espèce on a affaire. Là, il faut jouer du microscope et, pour avoir une certitude, c'est une affaire de spécialistes. Dans l'ouest, un bureau d'études s'en est fait une compétence (" Bi-eau"), ainsi qu'un laboratoire de l'université de Rennes 1 (UMR Écobio). Mais les eaux peuvent aussi être colorées par des algues filamenteuses ou non, ordinaires et inoffensives. Chacun peut essayer de faire la différence en passant la main dans l'eau avec les doigts écartés. Si vous récoltez un chevelu ce sont des algues. Mais, si après avoir ainsi " filtré" l'eau il ne reste que quelques fragments colorés collés à votre peau, il s'agit probablement de cyanobactéries. Après le test lavez-vous les mains, à l'eau chaude et au savon, ou alors mettez des gants de chirurgien pour faire ce test.

Conditions favorables aux proliférations

Les conditions favorisant ces organismes toxiques commencent à être un peu connues, et l'eutrophisation figure en bonne place au banc des accusés. Sa combinaison avec la stagnation des eaux et la souplesse d'adaptation des cyanobactéries conduit souvent à leur explosion.

C'est lorsqu'elles prolifèrent que les cyanobactéries peuvent être dangereuses. On parle alors de " bloom " (floraison en anglais), ou de prolifération, comme pour le phytoplancton. Presque toujours, une seule espèce domine alors très largement les autres. Les densités peuvent devenir extrêmement élevées : plusieurs milliards de cellules par litre. Du coup l'eau en est colorée, parfois vivement, notamment quand les cellules sont rassemblées en surface. Par exemple, certains Microcystis donnent une coloration verte à l'eau, certains Planktothrix une coloration rouge (le "sang des bourguignons").

Le phosphore règle leur croissance

Dans le déterminisme des proliférations de cyanobactéries, tout n'est pas connu, loin de là. Être capable de les prévoir dans les retenues destinées à l'alimentation en eau potable serait pourtant d'un grand secours pour pouvoir les juguler à leur démarrage. Ce que l'on en sait actuellement peut se résumer de la façon suivante :

Elles prolifèrent dans les eaux douces eutrophisées et calmes, là où d'autres espèces de phytoplancton prolifèrent souvent avant elles au cours de la saison. La cause en est l'excès de sels nutritifs : azote (sous forme de nitrate ou d'ammoniaque) et phosphore (sous forme de phosphate) ; les retenues et plans d'eau en tous genres, dès qu'ils sont enrichis, deviennent les sites de prédilection de ces fleurs d'eau ;

La saison préférée des proliférations commence lorsque les eaux dépassent les 18°C, à la mi-juin pour les plans d'eau de faible profondeur, et elles peuvent persister jusqu'en automne, en général jusqu'à la reprise des débits, donc à l'arrivée des premiers mauvais temps.

Plusieurs caractéristiques des cyanobactéries leur confèrent un avantage souvent décisif dans la compétition avec les autres groupes du phytoplancton présent :

- elles peuvent migrer verticalement dans la colonne d'eau, grâce à leurs vésicules à gaz, et profiter ainsi alternativement de l'éclairement en surface et de la richesse en sels nutritifs à proximité du fond ;

- elles possèdent, outre de la chlorophylle, un pigment rouge qui leur permet de mieux capter l'énergie lumineuse qui pénètre dans la colonne d'eau ;

- certaines peuvent fixer et utiliser l'azote atmosphérique lorsque le nitrate et l'ammoniaque viennent à manquer dans l'eau ;

- elles produisent des toxines qui découragent les brouteurs potentiels, tels ceux du zooplancton, qui pourraient les ingérer ;

- en se groupant en colonies, elles obtiennent le même résultat, en se présentant en masses trop volumineuses pour être broutées ;

- lorsque les conditions de milieu ne leur conviennent plus, elles entrent en dormance pour générer ensuite les populations à venir.

Bref, ce n'est pas sans d'excellentes raisons qu'elles ont résisté aux aléas dramatiques des temps géologiques.

Du fait de leur flottaison réglable, leur répartition dans la colonne d'eau est très variable. Certaines espèces la colonisent toute entière, d'autres font l'ascenseur plus ou moins régulièrement, certaines stationnent à un niveau intermédiaire, d'autres se prélassent en surface. Dans ce cas elles peuvent être poussées par le vent, et s'accumuler sur un bord du plan d'eau.

La grande variabilité de leur répartition rend, dans tous les cas, leur échantillonnage délicat, si l'on veut obtenir une bonne représentation du plan d'eau. Faut-il choisir l'endroit où elles sont nombreuses ? Celui qui est proche de la prise d'eau ? Généralement, on prélève l'eau sur, au moins, un mètre de profondeur sous la surface à l'aide d'un tube. Cela limite le risque d'erreur mais ne le supprime pas. La technique d'échantillonnage n'est en fait pas encore standardisée.

Leur toxicité

Décrire et estimer la toxicité des cyanobactéries est complexe : variété des toxines et de leurs cibles, forte variabilité de production par les cellules, indicateurs peu fiables. Il y a là encore beaucoup d'inconnues. Une chose est sûre, c'est un danger qui se révèle de plus en plus important.

En Bretagne, au moins 17 genres et 30 espèces de cyanobactéries sont toxiques. Les genres suivants sont dangereux et fréquents : Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon, Planktothrix, etc. Leur toxicité est très variable dans le temps (cf. tableau ci-dessous) et peut être nulle. Cela a deux conséquences : (a) les échantillonnages doivent être fréquents lors des périodes à risque et (b) toute prolifération de cyanobactéries doit être a priori considérée comme suspecte. D'ailleurs, la liste des espèces nouvellement considérées comme toxiques ne cesse de s'allonger.

Concrètement, les cellules produisent des toxines à l'intérieur de leurs cellules. À leur mort, naturelle ou par algicide, les toxines sont libérées dans l'eau. Certaines espèces seraient cependant capables d'excréter leurs toxines dans l'eau de leur vivant, notamment les dermatotoxines. Une même espèce peut produire simultanément plusieurs sortes de toxines. Mais, comme pour les proliférations, le mécanisme et les conditions propices au déclenchement de la production de toxines restent très mal connus, et c'est bien dommage.

Toxines et dangers

La liste des problèmes engendrés par les cyanobactéries est longue, quoique certainement incomplète. Les mortalités de bétail, chiens, oiseaux, poissons et humains sont nombreuses. Les maux provoqués sont variés : hépatites, diarrhées, douleurs musculaires, gastro-entérites, dermatoses, irritation des voies respiratoires supérieures, etc. Les principales voies d'exposition aux toxines sont l'ingestion d'eau et le contact cutané et pulmonaire par les loisirs nautiques ("boire la tasse" en fait partie, bien sûr).

Les toxines sont regroupées en trois familles :

- les hépatotoxines : les plus répandues et les plus étudiées. Elles comprennent les microcystines (qui servent d'unités - toxines), les nodularines et les cylindrospermines ;

- les neurotoxines : en principe non présentes en France (jusqu'en 2002), mais comme elles le sont chez des voisins européens, on peut craindre leur découverte chez nous (cf. le Tarn en 2003). Elles provoquent la mort par arrêt respiratoire ;

- les dermatotoxines sont moins dangereuses.

Plus sournoise que les intoxications aiguës précitées, l'intoxication chronique à bas niveau de microcystines et de nodularines provoque des tumeurs chez les animaux testés. Également sournoise, la bioaccumulation des toxines le long de la chaîne alimentaire qui a lieu au fur et à mesure que l'on remonte dans la chaîne des prédateurs. Et ce sont évidemment les mammifères qui sont au sommet de la pyramide. Précisons que l'ébullition de l'eau et la cuisson des poissons contaminés ne détruisent pas les toxines.

Normes et seuils d'alerte.

Valeurs seuils et surveillance

Bizarrement, jusqu'à hier la France ne possédait pas de véritable réglementation en la matière. Il n'existe qu'un décret concernant la surveillance de l'eau potable (déc. 2002 applicable en déc. 2003) et une circulaire pour la baignade et les loisir nautiques (juin 2002). L'Europe, elle, tâtonne encore. En fait l'administration (et plus précisément les DDASS) se débrouille sur la base de simples recommandations chiffrées de l'OMS.

Quelles sont-elles?

- dans les eaux brutes, on essaye de saisir le démarrage des proliférations de cyanobactéries en mesurant la teneur en chlorophylle de l'eau, le nombre de cellules par millilitre d'eau et les espèces de cyanobactéries et autres micro algues. Vu la variabilité dans le temps et dans l'espace des cyanobactéries et de leur toxicité, une surveillance fréquente est nécessaire lors de la période propice, en été - automne. Il faut inspecter toute la hauteur d'eau et tenir compte des accumulations superficielles dues au vent.

- dans l'eau distribuée, la valeur seuil de potabilité est de 1 µg/litre d'équivalent microcystine LR (une sorte particulière de toxine qui tient lieu d'étalon pour toutes les autres aussi). Cette concentration doit comprendre les toxines intra et extracellulaires. Pour une exposition chronique, un seuil de 0,1 µg /litre a été proposé par l'OMS.

Préconisations

. Risques en baignade et loisirs nautiques:

- niveau 1 : douche après activités nautiques et affichage sur place de l'alerte ;

- niveau 2 : baignade interdite, activités nautiques interdites aux enfants et aux débutants ;

- niveau 3 : toutes activités nautiques interdites, baignade comprise.

. Risques pour l'eau destinée à la consommation:

- aération et déstratification de la retenue pour la prévention des proliférations dans les plans d'eau ; ces actions n'ont en fait aucun impact sur la biomasse des algues... ;

- si prolifération en démarrage, la traiter très rapidement pour éviter de libérer dans l'eau une grande quantité de toxines (traitement par épandage de sulfate de cuivre, mais attention à l'accumulation de cuivre dans les sédiments) ; cela devrait être interdit en 2004... ;

- l'élimination des toxines pour potabiliser l'eau peut s'effectuer par la nanofiltration qui retient ces grosses molécules avec un rendement d'au moins 85 %, mais c'est un procédé coûteux et peu développé ; elles peuvent être éliminées par un passage de l'eau sur charbon actif suivi d'une ozonation ; cela éliminerait 98 % des microcystines, tandis que la finition par chloration est très controversée ; les filières biologiques à flux lent sont les meilleures, mais il faut disposer de grandes surfaces ;

- mais qu'en est-il des sous-produits des traitements ? Ils restent inconnus.

Tous les moyens précités ne sont que curatifs et renchérissent le prix de l'eau ou restreignent son usage. C'est cependant utile à court terme. Mais, évidemment, c'est aussi de la prévention dont il faut se soucier.

Phosphore et stagnation

Le phosphore paraît être l'un des deux principaux facteurs de contrôle des proliférations de cyanobactéries, puisqu'elles peuvent fixer et assimiler directement l'azote de l'air. Selon l'Agence de l'Eau Loire-Bretagne, le phosphore est à 65 % d'origine agricole, le reste (35 %) provenant d'une origine urbaine (seulement 25 % en Bretagne pour d'autres organismes). La fraction urbaine de phosphore est issue environ pour moitié de nos déjections et pour moitié des lessives. Plutôt que déphosphater les effluents des stations d'épuration, mieux vaut généraliser les lessives sans phosphates. Certains pays voisins l'ont fait et s'en trouvent bien. Quant au phosphore d'origine agricole, les engrais et les lisiers excédentaires en sont les principaux pourvoyeurs. Les épandages ont sursaturé les terres par rapport aux besoins agronomiques et le phosphore s'y accumule fortement. Les traitements de lisier proposés sont généralement focalisés sur l'extraction de l'azote, ce qui ne diminue évidemment pas l'excédent de phosphore.

Le deuxième facteur a trait à la stabilité et au réchauffement des eaux, deux éléments qui concourent aussi aux proliférations. S'il est difficile de lutter contre le réchauffement terrestre à l'échelle de la planète, la multiplication des plans d'eau, des réservoirs en tous genres augmente localement la température de l'eau et favorise les efflorescences. Mais les inondations de l'hiver 2000-2001 et la sécheresse de l'été 2003, conjuguées avec la fragilité croissante de l'agriculture de pointe, militent en faveur de barrages toujours plus nombreux. Va-t-on encore choisir le curatif aux frais du contribuable et du consommateur d'eau ? Ou bien poser le problème dans sa complexité et arrêter la fuite en avant dans les technologies de traitement lourdes, et chères?

Où sont-elles en Bretagne?

Aucun département breton n'échappe à cette plaie, tous sont atteints. Et les quelques études réalisées ne portent pas à l'optimisme. Pourtant le public est peu informé de cette question.

Historiquement, les Côtes-d'Armor ont été le premier département concerné. Une prolifération de cyanobactéries s'y est produite en 1978, lors de la mise en eau de la retenue du Gouët à La Méaugon qui alimente Saint-Brieuc. Les années suivantes, il s'en est suivi une lutte par algicide, puis au début des années quatre-vingt une déphosphatation des effluents des stations d'épuration du bassin versant, ainsi qu'une aération / déstratification du réservoir en 1984. Deux autres retenues d'importance sont des réserves d'eau destinées à l'alimentation : la Ville-Haute sur l'Arguenon et Kerné-Huel sur le Blavet (déstratifié par bullage d'air comprimé depuis 1985). Le département a donc malheureusement acquis une certaine "expérience") en ce domaine.

En 1990, le lac de Guerlédan a été atteint. Suite à cela, une trentaine de plans d'eau bretons ont été étudiés à ce sujet en 1994. Les trois quarts contenaient des hépatotoxines. De 1995 à 1999 une quarantaine de sites ont été auscultés. Les résultats d'un dernier travail, réalisé en septembre 2001 sur 45 sites, sont détaillés sur la carte ci-contre.

La moitié des sites atteints

Il faut garder à l'esprit que les teneurs en cyanotoxines indiquées ici sont seulement celles qui sont intracellulaires. Ce sont donc des valeurs minimales puisqu'elles n'incluent pas les toxines extracellulaires, libérées dans l'eau. D'autre part, il s'agit d'un état des lieux instantané. Certes, il est effectué durant la période favorable à ces proliférations. Mais nous savons l'extrême variabilité dans le temps et dans l'espace des dénombrements cellulaires et des concentrations de cyanotoxines. Bref, il ne s'agit que d'un sondage, sans plus. Il est cependant inquiétant car, du point de vue de la potabilité, le tableau de ces eaux brutes est très sombre : plus de la moitié des eaux destinées à l'alimentation (13 sur 24 exactement) présentent des concentrations minimums de cyanotoxines qui les rendent telles quelles impropres à la consommation, et qui nécessitent une filière de traitement adaptée. Du point de vue des loisirs nautiques, il ne fait pas bon se baigner dans près de la moitié des sites (13 sur 28). On y risque une irritation de la peau et des troubles gastro-intestinaux, sans parler du risque de toxicité chronique quand on est un habitué.

On remarque également l'absence de concordance entre les teneurs en chlorophylle, les concentrations de cellules de cyanobactéries par millilitre et les concentrations de cyanotoxines intracellulaires mesurées. Le seul important pour la santé est bien sûr la concentration de toxines, les deux autres paramètres ne sont que des indicateurs, finalement très peu fiables. Il faut donc chercher à les améliorer ou à en trouver d'autres et, en attendant mieux, être particulièrement prudent dans leur interprétation. En effet, des valeurs basses de chlorophylle et de cellules de cyanobactéries peuvent s'avérer faussement rassurantes.

Avenir bleu...

En fin de compte, la Bretagne est fortement pourvue en cyanobactéries toxiques. Vézie, Brient et Bertru, les auteurs du rapport précité sur la Bretagne, pronostiquent d'ailleurs une aggravation de la situation. Les retenues d'eau sont des réacteurs particulièrement efficaces dans la production de cyanobactéries depuis que l'eutrophisation s'est quasiment généralisée en Bretagne. Les différents canaux bretons, les grands réservoirs, qu'ils soient destinés à amortir les crues, à soutenir les étiages ou à assurer une réserve d'eau alimentaire conséquente, sont évidemment des sites de prédilection. Il en est de même pour les retenues collinaires, de quelques dimensions qu'elles soient. Nous sommes donc en présence d'une autre "plaie" généralisée, résultant d'une mauvaise qualité d'eau. Cette plaie nuit grandement à la santé humaine et animale, ainsi qu'à l'économie des loisirs nautiques. Une plaie sur laquelle les pouvoirs publics et les collectivités se sont montrés jusqu'ici trop discrets.

Eaux et Rivières demande

D'abord informer le public

La Bretagne est très largement atteinte par cette plaie. Cependant, lorsque l'on interroge par le mot-clé "cyanobactéries" la base documentaire récente du Conseil Régional intitulée "Bretagne - environnement", on n'obtient pas de réponse... Dommage. Or, quand le mal n'est pas occulté comme l'été dernier en pays bigouden (un couac inacceptable !), voire nié, il peut être déguisé sous le vocable plus neutre d'eutrophisation. C'est on ne peut plus regrettable. Le public est en droit de "s'étonner" lorsqu'un nouveau et coûteux traitement de l'eau permettant de s'en protéger est mis à l'enquête publique, sans que le mot "cyanobactéries" soit même évoqué une seule fois (cf. la récente enquête publique de la prise d'eau alimentant la région brestoise). La moindre des choses est de faire savoir clairement que le problème existe. C'est le simple droit des citoyens. Les pouvoirs publics, les collectivités et les syndicats d'eau doivent être transparents à ce sujet. Il y a là une forte marge de progression.

À court terme

L'État doit appliquer sans atermoiements la norme, même transitoire, de 1 µg/l de microcystine LR, et l'inclure dans les paramètres de qualité d'eau à respecter et à publier, au même titre que les nitrates ou certains métaux ; un véritable bilan des atteintes des collections d'eau en Bretagne doit être fait. Cela passe par un suivi serré dans le temps, géographiquement généralisé, en clair un réseau de surveillance analogue à celui existant pour le phytoplancton toxique sur le littoral. Il doit inclure un dosage des toxines totales (intra et extracellulaires) ; ces dernières peuvent représenter quand même jusqu'à 20 % de l'ensemble ;

Un effort de recherche doit être effectué sur le sujet, non pour noyer le problème et repousser les actions à plus tard (ou à trop tard quand le problème sera devenu insoluble), mais sur des points-clés utiles, à savoir :

- quels sont les facteurs qui déclenchent (1) les proliférations de cyanophycées ? (2) leur production de toxines ? Quels sont les premiers résultats du réseau GRSCYA?

- que deviennent les cyanotoxines libérées dans l'eau ? Qu'est-ce qui détermine leur durée de vie ? Quelles sont les molécules filles et leur éventuelle toxicité?

- quels sont les meilleurs moyens de lutte contre les cyanobactéries dans l'eau?

- qu'en est-il du pouvoir cancérogène des intoxications chroniques?

La pollution par cyanobactéries doit absolument être prise en compte et très concrètement dans les réflexions des SAGE, notamment à propos des retenues d'eau, actuelles ou envisagées. Leur multiplication est, avec l'enrichissement des eaux, le principal facteur qui favorise cette plaie.

À moyen terme

Il faut stopper l'inanité qui consiste à traiter les différents polluants un par un. Cela constitue une succession de rustines ruineuses, posées séparément et en aval des véritables causes. Ceci aux frais du contribuable. En fait, c'est bien le modèle agricole intensif qui est le principal responsable de l'excès de nitrate (et donc des marées vertes), de la majeure partie du phosphate (et donc des cyanobactéries) et d'une bonne partie des pesticides, etc. Il faut donc adopter un autre modèle agricole qui réglera de façon groupée une grande partie de ces problèmes.

Faut-il continuer à perfuser financièrement le modèle agricole intensif - à grands frais - pour retarder une échéance que la mondialisation économique rend à terme inéluctable (cf. le sinistre de la volaille) ? Ou bien entamer enfin le virage nécessaire vers une diversification ? C'est aux citoyens de répondre à cette question, car ils paient. Ils paient à la fois les subventions au modèle pollueur et les traitements de l'eau pour la rendre buvable. En outre, certains paient même de leur santé. C'est beaucoup trop cher, et depuis trop longtemps.

Source : www.univ-ubs.fr/ecologie/cyanophycees.html

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