Questions fréquentes sur les cyanobactéries

Les animaux, en particulier les chiens, sont beaucoup plus susceptibles d'être empoisonnés que les humains, car ils boivent de grandes quantités d'eau au bord de l'eau (où la concentration en cyanobactéries est généralement plus élevée) et lèchent leur pelage après avoir nagé, dans lequel des cyanobactéries peuvent s'être accumulées. Les chiens jouent et se baignent dans l'eau même lorsque les températures sont plus froides, alors que les humains ne se baignent généralement pas encore. Les chiens sont particulièrement vulnérables en raison de leur consommation d'eau plus importante, de leur poids corporel relativement faible et du fait qu'ils n'évitent pas les algues et ne préfèrent pas l'eau claire comme les humains. Malheureusement, le premier signe de la présence d'une prolifération de cyanobactéries est souvent un chien malade qui a nagé dans des eaux calmes ou stagnantes, ou une vache malade qui a bu l'eau d'un étang où se trouvait une prolifération.

Contactez le laboratoire cantonal, l'office de protection des eaux ou votre commune dans votre canton de résidence. Pour toute question relative à « l'eau en contact avec le corps humain », consultez également le site Internet de l'Office fédéral de la sécurité alimentaire et des affaires vétérinaires (OSAV).

Une prolifération massive de cyanobactéries dans la colonne d'eau libre nécessite une eau calme et chaude, un fort ensoleillement et suffisamment de nutriments (azote et phosphore). Lorsque les conditions sont réunies, des proliférations peuvent se former en quelques jours ou semaines.

Certaines cyanobactéries possèdent des bulles de gaz dans leurs cellules, qui leur permettent de réguler leur flottabilité comme des sous-marins. En été, elles peuvent ainsi accéder aux nutriments en descendant dans la colonne d'eau stable, puis remonter dans la couche supérieure de l'eau pour utiliser la lumière pour leur production d'énergie. Leur tolérance aux températures élevées et à la lumière intense ou faible, combinée à la capacité unique de certaines espèces à utiliser l'azote atmosphérique, les rend presque sans concurrence. Les grandes colonies et la production de toxines peuvent également favoriser la prolifération massive, car les cyanobactéries échappent ainsi au zooplancton herbivore. Important à savoir : d'autres espèces d'algues peuvent également se multiplier rapidement dans des conditions favorables et provoquer une forte turbidité de la colonne d'eau. Des stries ou des formations de mousse à la surface peuvent également apparaître en raison de la dégradation de matières organiques par des bactéries et des champignons.

Bien que les conditions soient plus favorables à la prolifération à la fin de l'été, les interactions entre les conditions environnementales et le comportement spécifique à chaque espèce entraînent d'importantes fluctuations saisonnières et annuelles de la fréquence des cyanobactéries.  Certaines espèces toxiques peuvent apparaître dès le début de la saison estivale, tandis que d'autres ne sont présentes qu'à la fin de l'été/au début de l'automne ou en hiver/au printemps.

De nombreuses études indiquent que le réchauffement climatique, l'eutrophisation (surfertilisation), l'augmentation des niveaux de CO2 et les changements dans l'hydrologie des lacs peuvent augmenter la fréquence, l'intensité et la durée des proliférations de cyanobactéries dans de nombreux écosystèmes aquatiques à travers le monde. Cependant, les mécanismes à l'origine des proliférations de cyanobactéries restent un sujet de recherche pour lequel il n'existe pas de réponse définitive. Il existe par exemple trois hypothèses pour expliquer pourquoi des proliférations sporadiques se produisent également dans des lacs qui ne sont pas riches en nutriments :

1) un événement fortuit entraîne un pic de nutriments (apports terrestres, mélange turbulent) ;
2) le zooplancton se nourrit de manière sélective, les cyanobactéries non comestibles s'accumulent ;
3) le vent pousse la biomasse flottante vers certains endroits et la concentre près des rives. Les facteurs les plus importants varient probablement d'un lac à l'autre et, dans la plupart des cas, c'est la combinaison des trois facteurs qui est déterminante pour la prolifération.

La hausse des températures peut favoriser directement et indirectement les cyanobactéries : une eau plus chaude peut augmenter leur taux de croissance (et donc leur biomasse totale). Une augmentation de la température de l'eau de surface peut également avoir un impact sur la prolifération des cyanobactéries en modifiant la densité et la structure physique de l'eau du lac. Par exemple, les lacs sont de moins en moins bien mélangés, car les eaux de surface plus chaudes et plus légères ne descendent pas en profondeur pendant les hivers doux. Les cyanobactéries profitent donc des conditions estivales prolongées qui favorisent leur croissance et de l'absence de mélange des eaux profondes, qui les empêche de descendre et de se décomposer au fond du lac.

Une étude menée par l'Eawag en Suisse a révélé que les cyanobactéries sont de plus en plus fréquentes dans les lacs autour des Alpes au cours des 100 dernières années. L'étude a également montré que la composition de la communauté de cyanobactéries est devenue de plus en plus similaire dans tous les lacs, quelle que soit leur situation géographique. Les principales bénéficiaires du réchauffement climatique continu et de l'excès temporaire de nutriments de la fin du XXe siècle sont les espèces mieux adaptées aux eaux calmes, dont certaines sont potentiellement toxiques. En conséquence, presque tous les lacs, et non plus seulement quelques-uns, sont aujourd'hui exposés au risque de proliférations sporadiques. Une étude réalisée en 2017 prévoit qu'aux États-Unis, le nombre moyen de jours avec des proliférations nocives de cyanobactéries par plan d'eau passera d'environ 7 jours par an à 18-39 jours en 2090.

Les proliférations de cyanobactéries ne sont généralement pas comestibles pour le plancton herbivore, car les agglomérats de cellules sont trop gros et ne constituent pas une source nutritive attrayante. Elles ne contribuent donc pas de manière significative à la productivité de l'ensemble de la chaîne alimentaire (c'est-à-dire les stocks de poissons). Après la mort d'une prolifération de cyanobactéries, de grandes quantités de matière organique tombent au fond du lac, où elles sont décomposées par des bactéries. Cela entraîne un déficit en oxygène dans les couches d'eau profondes, ce qui a deux conséquences négatives : davantage de nutriments sont libérés par les sédiments (ce qui favorise généralement la croissance du plancton et des cyanobactéries) et les poissons ont plus de mal à vivre ou à se reproduire dans les eaux profondes.

Cyanobakterien produzieren meist nicht nur einen Giftstoff, sondern ein ganzes Sortiment von bioaktiven Substanzen, die dann zusammen auf das Ökosystem einwirken.

Les toxines et autres composés bioactifs produits par les cyanobactéries constituent un groupe varié de substances chimiques classées en fonction de leurs effets toxiques spécifiques, notamment :

• Les neurotoxines agissent sur le système nerveux.
• Les hépatotoxines agissent sur le foie.
• Les promoteurs tumoraux sont des substances chimiques qui, en cas d'exposition chronique, peuvent favoriser la croissance tumorale.
• Les lipopolysaccharides sont des substances chimiques qui peuvent affecter le tractus gastro-intestinal et le système immunitaire.
• Les inhibiteurs enzymatiques sont des substances chimiques qui empêchent les enzymes de remplir leur fonction et perturbent ainsi, par exemple, le métabolisme ou d'autres processus.

Les cyanobactéries ne produisent généralement pas seulement une toxine, mais toute une gamme de substances bioactives qui agissent ensemble sur l'écosystème.

Les autorités locales, c'est-à-dire les cantons ou les communes, sont responsables de la qualité de l'eau des lacs et des rivières et informent le public sur leurs propres sites web. Il s'agit généralement des laboratoires cantonaux d'inspection des denrées alimentaires et de protection des consommateurs ou, dans certains cantons, des laboratoires des offices de protection des eaux.

L'Office fédéral de l'environnement (OFEV) collecte les données cantonales et les met à disposition pour les rapports nationaux. Conformément à l'ordonnance fédérale sur la protection des eaux, la qualité des eaux de surface doit être telle « que les conditions d'hygiène nécessaires à la baignade soient garanties là où celle-ci est expressément autorisée par les autorités ou là où un grand nombre de personnes se baigne habituellement sans que les autorités le déconseillent ». (OEaux, annexe 2, art. 11, 1e). Les analyses reposent généralement sur des mesures d'indicateurs fécaux tels que E. coli ou les entérocoques, qui indiquent une contamination par les eaux usées domestiques ou les engrais. Si nécessaire, les autorités locales émettent des avertissements, des recommandations comportementales, des instructions ou même des interdictions de baignade.

L'emplacement des points de prélèvement dans les couches d'eau plus profondes vise à empêcher les tapis de cyanobactéries estivaux de la surface de pénétrer dans l'eau potable lorsque l'eau du lac est utilisée comme eau potable. Cependant, lorsque le lac se mélange (généralement en hiver), les cyanobactéries peuvent également atteindre des profondeurs plus importantes et pénétrer dans les installations de traitement avec l'eau brute. Les entreprises d'approvisionnement en eau surveillent donc de près l'eau brute afin d'empêcher les cyanotoxines de se retrouver dans l'eau potable fournie.

Plusieurs pays ont établi des directives relatives aux cyanobactéries dans l'eau. Il est important de noter que des valeurs limites différentes ont été fixées pour l'eau potable et les eaux de loisirs. La plupart des pays, dont la Suisse, appliquent les directives de l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Ces directives mettent l'accent sur le nombre de cellules de cyanobactéries et les concentrations de toxines cyanobactériennes.

Depuis 2021, quatre substances ayant fait l'objet d'études suffisantes sont répertoriées comme toxiques dans les directives de l'OMS : la microcystine-LR, hépatotoxique ; la saxitoxine et l'anatoxine-a, toutes deux neurotoxiques ; ainsi que la cylindrospermopsine, cytotoxique.

La toxine la plus étudiée pendant longtemps était la microcystine-LR, issue du groupe des microcystines (produite par exemple par Microcystis aeruginosa et la bactérie rouge de Bourgogne Planktothrix rubescens). La concentration en microcystines est donc utilisée dans de nombreux pays pour évaluer la qualité des eaux de baignade. Les microcystines font partie des hépatotoxines, mais on soupçonne également qu'elles peuvent avoir un effet neurotoxique.

Dans ses directives, l'OMS classe les risques en trois catégories en fonction du nombre de cellules par volume d'eau et de la profondeur de visibilité :

En plus du nombre de cellules, l'OMS propose également des valeurs limites pour les toxines dans l'eau potable et les eaux de baignade.

En cas de suspicion concrète, il est possible de détecter la présence de cyanobactéries au microscope. Cependant, des analyses supplémentaires en laboratoire sont nécessaires pour déterminer si celles-ci produisent également des toxines. Pour les cyanobactéries bien connues qui produisent des toxines répertoriées dans les directives de l'OMS (microcystine-LR, anatoxine-a, saxitoxine, cylindrospermopsine), ces mesures peuvent être effectuées rapidement. Pour les cyanobactéries moins connues qui produisent des toxines non étudiées, cela peut représenter un défi plus important et prendre plus de temps.

Sans cas suspect concret, il faudrait disposer d'un réseau très dense d'observatoires spatiaux et temporels pour détecter à temps les endroits où une prolifération peut se produire. Un tel réseau de surveillance n'existe pas en Suisse et, compte tenu des ressources nécessaires, il est peu probable qu'il en soit créé un prochainement. Peu de lacs sont suffisamment bien connus des autorités locales pour que celles-ci puissent interpréter rapidement les premiers signes de la présence de cyanobactéries. Dans la plupart des cas, il n'est pas possible de prévoir l'apparition de proliférations dangereuses. L'Eawag mène donc des recherches et développe des mesures automatisées et des modèles intelligents d'interprétation des données. Ceux-ci pourraient peut-être servir un jour de système d'alerte précoce. C'est une possibilité prometteuse pour les cyanobactéries qui se développent en eau libre (proliférations pélagiques). Pour les cyanobactéries qui se développent au fond, se détachent sporadiquement et remontent à la surface de l'eau (proliférations benthiques), c'est beaucoup plus difficile.

• On suppose que les cyanobactéries ont été les premiers organismes à libérer de l'oxygène dans l'atmosphère terrestre par photosynthèse. Elles ont ainsi déclenché le développement de la vie telle que nous la connaissons.
• Les cyanobactéries sont présentes partout dans le monde, même dans des environnements extrêmes tels que les lacs de haute montagne, les déserts, les sources chaudes et les régions polaires.
• Les lichens qui poussent sur les rochers et les arbres sont constitués de champignons et de cyanobactéries qui vivent dans une relation mutuellement bénéfique (symbiose).
• Les comprimés de spiruline sont un complément alimentaire fabriqué à partir de deux types de cyanobactéries qui ne produisent pas de microcystines toxiques.