Cyanobactéries / algues bleues
Les cyanobactéries, également appelées algues bleues, font partie des bactéries et des formes de vie productrices d'oxygène les plus anciennes de la planète. Composantes naturelles des écosystèmes aquatiques, elles sont présentes dans presque tous les plans d'eau et dans de nombreux sites humides à travers le monde, y compris en Suisse. Certaines espèces peuvent toutefois produire des toxines (cyanotoxines) dangereuses pour les êtres humains et les animaux. Les chercheur·euse·s de l'Eawag s'efforcent donc de mieux comprendre l'écologie des cyanobactéries toxiques afin de mieux prévoir leur apparition et d'évaluer les risques qu'elles présentent.
Les cyanobactéries sont souvent appelées algues bleues en raison de leur couleur, qui provient des pigments chlorophylle (vert) et phycocyanine (bleu) utilisés pour la photosynthèse. Selon l'espèce, elles peuvent toutefois également être vertes, jaunes, brunes ou rouges. Longtemps considérées comme des algues, les chercheur·euse·s ont découvert par la suite qu'il s'agissait en réalité de bactéries, d'où leur nom correct de cyanobactéries. Pour identifier les cyanobactéries, les spécialistes utilisent généralement des microscopes.
Les cyanobactéries sont parmi les premiers organismes à avoir pu produire leur énergie par photosynthèse et à avoir ainsi libéré le premier oxygène dans l'atmosphère. Il existe plusieurs milliers d'espèces de cyanobactéries sur Terre, et elles constituent l'un des micro-organismes photosynthétiques les plus courants dans les océans et les eaux douces.
À ce jour, on connaît environ 40 espèces de cyanobactéries qui produisent des métabolites toxiques (cyanotoxines). Le changement climatique favorise de plus en plus la prolifération massive de cyanobactéries, ce qui représente un danger pour les écosystèmes et la santé de la population.
Où trouver des cyanobactéries dans l'eau
Selon l'endroit où elles se multiplient dans les eaux de surface, on distingue les cyanobactéries pélagiques et benthiques.
Proliférations pélagiques dans la colonne d'eau
En eau libre, dans la zone pélagique, les cyanobactéries peuvent se multiplier en masse en cas de fort ensoleillement, de chaleur et de nutriments (azote et phosphore) suffisants, entraînant une «prolifération». Ces proliférations flottent à différentes profondeurs dans les lacs et ne sont donc pas toujours immédiatement visibles. Certaines cyanobactéries peuvent remonter activement à la surface. Le mélange saisonnier de l'eau ou des vents forts peuvent également amener passivement les cyanobactéries à la surface de l'eau. Lorsque la biomasse remonte à la surface, les cyanobactéries sont facilement reconnaissables. Il est alors recommandé aux humains et aux animaux de ne pas entrer en contact avec elles.
Apparence : une turbidité ou une coloration bleue, verte, jaune ou rouge de l'eau indique une forte concentration en cyanobactéries. Des stries, des tapis de mousse, des flocons ou des grumeaux peuvent se former.
Occurrence : les proliférations de cyanobactéries dans la colonne d'eau surviennent principalement à la fin de l'été et en automne, mais peuvent également être visibles en hiver/au printemps, selon les espèces.
Toxines : les microcystines, qui agissent comme des toxines hépatiques (hépatotoxines), constituent la classe de substances la plus connue et la mieux étudiée. Ces microcystines sont produites par de nombreuses cyanobactéries pélagiques.
Danger : les jeunes enfants et les chiens courent un risque particulier en cas d'ingestion de biomasse ou de contact prolongé avec de l'eau contenant des concentrations élevées de cyanotoxines. Cela peut entraîner des irritations cutanées, des vomissements ou des difficultés respiratoires.
De gauche à droite : une grande partie de la population précédente subsiste. Dans des conditions favorables, une nouvelle population peut se constituer et se développer. Certaines cyanobactéries possèdent des bulles de gaz (cercles blancs à l'intérieur de la cyanobactérie) qui leur permettent de contrôler leur mouvement vertical dans la colonne d'eau. En fonction du profil de température de l'eau, des courants et des conditions de vent, la prolifération peut atteindre la surface et même les berges. Certaines de ces proliférations peuvent libérer des toxines et présenter des risques accrus pour les nageur·euse·s, les jeunes enfants et les chiens (marqués en rouge). (Eawag, Kim Luong)
Tapis benthiques au fond
Les cyanobactéries ne se développent pas seulement dans les eaux calmes et ouvertes, mais aussi au fond des cours d'eau, des mares ou des lacs, dans la zone benthique. Elles y forment un biofilm sur les pierres, les morceaux de bois ou les plantes aquatiques, appelées tapis benthiques (également appelés «peaux de crapaud»).
Contrairement aux proliférations dans les eaux ouvertes, les tapis benthiques peuvent également se former dans des eaux pauvres en nutriments, claires ou peu troubles, qui laissent passer la lumière du soleil jusqu'au fond.
Apparence : ces tapis peuvent avoir une épaisseur de plusieurs millimètres à plusieurs centimètres et se former souvent à l'insu au fond de l'eau. Les tapis benthiques sont de couleur brune, noire, vert foncé ou rouge foncé et présentent parfois des bulles d'air à la surface, qui sont le résultat de la photosynthèse et contribuent à ce que les tapis ou des fragments de ceux-ci se détachent du fond et remontent à la surface. Les morceaux dérivent alors vers la surface de l'eau ou vers la rive. Lorsqu'ils sèchent sur la rive, ils prennent souvent une couleur grise ou brune.
Occurrence : contrairement aux proliférations pélagiques, les tapis benthiques apparaissent également dans les cours d'eau et peuvent poser des problèmes du printemps jusqu’à la fin de l'automne.
Toxines : les cyanobactéries benthiques peuvent parfois produire des neurotoxines très puissantes. Celles-ci appartiennent à la classe des anatoxines. Les anatoxines sont à l'origine de décès soudains chez les chiens en Suisse et dans le monde entier.
Danger : les chiens sont attirés par l'odeur putride des tapis et peuvent absorber des toxines lorsqu'ils boivent de l'eau, rongent des morceaux de bois ou se lèchent le pelage. La concentration en neurotoxines peut être très élevée dans les tapis benthiques, même si elle est généralement à peine détectable dans l'eau libre qui les entoure. L'ingestion de faibles quantités peut déjà être mortelle pour les chiens. Les jeunes enfants peuvent également jouer avec les débris sur la rive et les avaler accidentellement.
De gauche à droite : quelques filaments colonisent une surface et s'y fixent. Dans des conditions de croissance favorables, le tapis s'épaissit et commence à s'étendre. Le tapis peut se détacher soit en raison de la production excessive de bulles d'oxygène, soit en raison de turbulences hydrologiques. Les morceaux de tapis remontent à la surface de l'eau et peuvent être poussés vers la rive par le courant ou le vent.
Les risques accrus pour les chiens et les jeunes enfants sont indiqués en rouge. (Eawag, Kim Luong)
Vidéo: Drone sous-marin pour la détection des cyanobactéries
Les chercheur·euse·s de l'Eawag utilisent le BlueROV (Remotely Operated Vehicle) pour détecter les tapis de cyanobactéries et observer leur croissance au cours de l'année. Après la recherche, les échantillons sont envoyés au laboratoire afin d'analyser leur toxicité potentielle.
Aquascope – Images en direct du microscope sous-marin
Le microscope sous-marin adapté à l'eau douce de l'Eawag fournit (actuellement depuis les lacs de Greifen et de Zoug) des images du plancton presque en temps réel. Plongez dans le monde miniature autrement caché des algues (y compris les cyanobactéries), des puces d'eau, des petits crustacés et autres : www.aquascope.ch
Galerie de photos
Proliférations de cyanobactéries pélagiques
Tapis de cyanobactéries benthiques
Publications pour l’application pratique
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Photo de couverture: Bloom ou prolifération de cyanobactéries pélagiques Microcystis sp., lac de Constance (Amt für Wasser und Energie, Saint-Gall, Lukas Taxböck)