FAQ sur les cyanobactéries / algues bleues

Bloom de Planktothrix rubescens, le « sang des Bourguignons », au lac de Hallwil (Eawag, Sabine Flury)

Bloom de Planktothrix rubescens, le « sang des Bourguignons », au lac de Hallwil
(Eawag, Sabine Flury)

FAQs

Qu’entend-on par « algues bleues » ?

Scientifiquement parlant, les « algues bleues » ne sont pas des algues mais des bactéries car elles ne disposent pas de véritable noyau cellulaire. Les cyanobactéries, comme il convient de les nommer, sont l’une des plus anciennes formes de vie sur Terre. On pense qu’elles ont été les premiers organismes à produire leur énergie à partir de la photosynthèse et à libérer de l’oxygène dans l’atmosphère. Notre planète compte plusieurs milliers d’espèces de cyanobactéries et ce sont les micro-organismes photosynthétiques les plus fréquents dans les océans. On sait à ce jour qu’une quarantaine d’espèces produisent des composés métaboliques toxiques pour les animaux. Dans les lacs, elles sont surtout fréquentes en été et à l’automne.

Qu’est-ce qui favorise la prolifération ou le bloom des cyanobactéries ?

Pour que les cyanobactéries prolifèrent et qu’un bloom ou efflorescence se forme, elles ont besoin d’une eau calme et chaude, d’un fort ensoleillement et d’importantes quantités d’azote et de phosphore. Si ces conditions sont réunies, des blooms peuvent se former en l’espace de quelques jours ou de quelques semaines. Certaines cyanobactéries disposent dans leurs cellules de bulles de gaz qui leur permettent de réguler la profondeur à laquelle elles se tiennent, un peu comme le fait un sous-marin.  En été, quand les eaux sont calmes et chaudes, elles peuvent ainsi descendre dans la colonne d’eau, alors très stable, pour aller chercher les nutriments et remonter pour profiter de la lumière. Leur tolérance à la chaleur et à la lumière et la capacité de certaines espèces à exploiter l’azote de l’air les rendent extrêmement compétitives. Par ailleurs, la formation de grandes colonies et la production de toxines peuvent favoriser une prolifération en permettant aux cyanobactéries d’échapper à la prédation par le zooplancton. Autre fait important : les cyanobactéries ne sont pas les seules à pulluler dans certaines conditions ; d’autres organismes, dont Fragilaria, une diatomée inoffensive, peuvent également former des nappes d’écume à la surface des lacs.

Bien que les conditions soient en général plus propices aux efflorescences en fin d’été, la fréquence des cyanobactéries peut fortement varier d’une saison et d’une année à l’autre en fonction des conditions environnementales. Par ailleurs, certaines souches produisant des toxines peuvent apparaître en début d’été tandis que d’autres ne se manifestent qu’en fin d’été ou en début d’automne.

Y a-t-il également un risque dans les rivières ?

À part aux embouchures et dans les retenues des barrages au fil de l’eau, la baignade dans les rivières ne présente pas de risque. Dès qu’il y a du courant, les cyanobactéries ne sont plus aussi compétitives et ne peuvent plus proliférer. Bien qu’elles fassent partie de la communauté naturelle dans le milieu terrestre et la plupart des cours d’eau, elles ne sont en général pas dominantes et ne présentent aucun risque. Dans les ruisseaux et rivières, d’autres problèmes d’hygiène peuvent cependant se poser : par exemple, en cas d’orage, si des eaux non traitées s’y écoulent ou en cas de sécheresse, si la dilution des effluents d’épuration devient insuffisante.

Faut-il s’attendre à une recrudescence des blooms cyanobactériens à l’avenir ?

De nombreuses études indiquent que les changements climatiques, l’eutrophisation et l’augmentation de la teneur en CO2 feront probablement augmenter la fréquence, l’intensité et la durée des blooms de cyanobactéries dans beaucoup d’écosystèmes aquatiques de par le monde. Les mécanismes à l’origine de ces efflorescences font cependant encore l’objet de recherches et ne sont pas encore totalement explicités. Ainsi, trois hypothèses sont avancées pour expliquer la présence sporadique de blooms dans des lacs qui ne sont pas particulièrement riches en nutriments : 1) un évènement peut provoquer un pic de pollution aux nutriments (déversement à partir du milieu terrestre environnant, brassage turbulent) ; 2) le zooplancton peut opérer un prélèvement sélectif des micro-organismes, de sorte que les cyanobactéries non comestibles s’accumulent ; 3) le vent peut rassembler les cellules en flottaison à certains endroits et les concentrer près des rives. Les facteurs prédominants varient probablement d’un lac à l‘autre et il est vraisemblable que les efflorescences soient généralement dues à une combinaison des trois facteurs.

L’augmentation des températures pourrait favoriser les cyanobactéries à la fois directement et indirectement : le réchauffement des eaux peut ainsi stimuler leur croissance (et donc faire augmenter leur biomasse) ; en même temps, l’augmentation de la température de l’eau en surface peut les influencer indirectement en modifiant la densité et la structure physique de l’eau. Ainsi, lorsque les hivers sont trop doux, le brassage des lacs est compromis car les eaux plus chaudes et plus légères de surface ne se refroidissent pas assez pour descendre en profondeur. Les cyanobactéries ne sont alors pas entraînées au fond des lacs où elles pourraient être dégradées. Elles profitent ainsi doublement du prolongement des conditions estivales qui favorisent leur croissance et du manque de brassage qui limite leur dégradation.

Une étude de l’Eawag portant sur la Suisse a montré que la fréquence des cyanobactéries augmentait continuellement dans les lacs du pourtour des Alpes depuis une centaine d’années. Cette étude montre aussi que les différences de composition des communautés de cyanobactéries se sont estompées entre les lacs, quelle que soit leur situation géographique. Les principaux profiteurs du réchauffement climatique et des apports excessifs de nutriments qui ont, un temps, été effectués dans la deuxième moitié du XXe siècle sont les espèces bien adaptées aux eaux calmes – et certaines d’entre elles sont potentiellement toxiques. Une étude datant de 2017 prédit qu’aux USA, le nombre moyen de jours de blooms cyanobactériens toxiques par milieu aquatique sera de 18-39 jours en 2090 contre 7 actuellement.

Quels sont les risques pour la baignade ?

Tous les blooms de cyanobactéries ne sont pas toxiques et la toxicité des différents métabolites peut être très variable. En règle générale, les cyanobactéries peuvent être dangereuses pour la santé humaine et en particulier pour les jeunes enfants lors des activités de loisir si elles sont présentes à forte densité. Selon l’Organisation mondiale de la santé, des symptômes légers tels que des éruptions cutanées et des picotements des yeux peuvent apparaître dès 20'000 cellules par ml. La concentration de toxines peut atteindre un niveau critique vers 100'000 cellules par ml. Des difficultés respiratoires et des symptômes similaires à ceux de la grippe peuvent alors apparaître. La situation devient réellement dangereuse si les cyanobactéries s’accumulent dans une partie du lac (généralement à la faveur du vent) et y atteignent plus de 10-100 millions de cellules par ml. Si elle est bue, l’eau peut provoquer des symptômes d’intoxication tels que des vomissements et des diarrhées chez les baigneurs.

Quels sont les risques pour les animaux ?

Les animaux, et en particulier les chiens, ont une plus forte probabilité que l’homme de s’intoxiquer dans la mesure où ils boivent de grandes quantités d’eau près des rives (là où les concentrations de cyanobactéries sont en général les plus fortes) et où ils se lèchent le pelage après la baignade. Cette forte absorption d’eau couplée à une masse corporelle relativement faible les rend particulièrement vulnérables. Malheureusement pour eux, l’intoxication d’un chien ayant nagé dans un lac ou un étang ou d’une vache s’y étant désaltérée est souvent le premier indice de la présence d’un bloom cyanobactérien.

Quels sont les effets sur l’écosystème ?

Les blooms de cyanobactéries ne sont généralement pas comestibles pour le plancton phytophage. Ils ne contribuent donc pas à la productivité de la chaîne alimentaire (et donc des stocks de poissons). Après la mort des cyanobactéries qui les forment, de grandes quantités de matière organique se déposent au fond des lacs où elle est dégradée par d’autres bactéries. Cette dégradation induit un déficit en oxygène en profondeur, ce qui a deux conséquences négatives : cela favorise le relargage de nutriments à partir des sédiments (favorisant donc le prochain bloom) et rend les eaux profondes impropres à la vie ou à la reproduction des poissons. Les grands blooms de cyanobactéries aggravent ainsi l’eutrophisation des lacs ou du moins ralentissent leur régénération.

Comment éviter les risques ?

  • Evitez de nager dans les zones où l’eau sent mauvais (odeur de vase, de moisi), où elle est très verte et où elle est couverte d’écume ou de tapis d’algues.  Si vous ne pouvez plus voir vos pieds, évitez de vous engager dans l’eau. Tenez les enfants, en particulier, éloignés de ces zones car leur faible masse corporelle et leur tendance à boire de l’eau ou à porter du sable à la bouche en s’amusant les exposent à un risque plus élevé que les adultes.
  • Si vous ou vos enfants avez nagé dans une eau susceptible d’abriter un bloom de cyanobactéries, lavez-vous le plus rapidement possible avec de l’eau et du savon ; enlevez les maillots de bain mouillés et lavez-les au plus tôt.
  • Ne laissez pas vos animaux de compagnie ou votre bétail boire ou pénétrer dans les zones où l’eau est très verte ou dans lesquelles vous voyez de l’écume ou des tapis d’algues.
  • Si vos animaux de compagnie (en particulier les chiens) ont nagé dans une eau sale, aspergez-les immédiatement d’eau propre et ne les laissez pas lécher les algues prises dans leur pelage.
  •  Consultez un vétérinaire immédiatement si vous pensez que vos animaux de compagnie ou votre bétail ont pu s’intoxiquer.

Quelles sont les toxines produites par les cyanobactéries ?

Les toxines et autres substances biologiquement actives produites par les cyanobactéries forment un groupe hétérogène de substances chimiques qui peuvent être classées en différentes catégories selon leur mode d’action toxique. On distingue ainsi :

  • Les neurotoxines qui agissent sur le système nerveux.
  • Les hépatotoxines qui affectent le foie.
  • Les promoteurs tumoraux qui sont capables de stimuler la croissance des tumeurs si l’organisme leur est exposé de façon chronique.
  • Les lipopolysaccharides qui peuvent affecter le système digestif et le système immunitaire.

À partir de quelles quantités les cyanobactéries sont-elles dangereuses ?

Plusieurs pays ont émis des recommandations officielles concernant les cyanobactéries dans l’eau et le milieu aquatique. Il faut retenir que les valeurs limites fixées pour l’eau de boisson et les eaux de baignade sont différentes. La plupart des pays, dont la Suisse, adoptent les directives de l‘Organisation mondiale de la santé (OMS) qui se basent sur le nombre de cellules et les concentrations de toxines cyanobactériennes. Dans les eaux douces, la toxine mesurée à des fins réglementaires est un composé de la famille des microcystines car ces dernières sont les cyanotoxines les plus fréquentes et les mieux étudiées à ce jour ; il s’agit de la microcystine-LR qui est notamment produite par Microcystis aeruginosa et Planktothrix rubescens. La concentration de microcystine est ainsi utilisée dans de nombreux pays pour juger de la qualité des eaux de baignade. Les microcystines sont hépatotoxiques et probablement neurotoxiques.

Dans ses directives (guidelines for safe recreational water environments) l’OMS distingue trois niveaux de risque :

Risque

Nombre de cellules cyanobactériennes par ml

Symptômes possibles

Faible

20'000 cellules/ml

Eruptions cutanées, troubles gastrointestinaux

Moyen

100'000 cellules/ml

+ troubles prolongés

Elevé

Ecume, 10-100 millions de cellules/ml

+ intoxication aiguë

Certains pays proposent des seuils pour les concentrations de microcystine-LR en complément du nombre de cellules. L’Allemagne et la France identifient ainsi un risque moyen à fort à partir de 10 µg/l et 25 µg/l, respectivement (ce qui correspond à 100'000 cellules/ml).

Les cyanobactéries produisent cependant de nombreuses autres substances biologiquement actives. On en a actuellement recensé 2000, dont près de 300 de la famille des microcystines. Pour la plupart d’entre elles, la recherche n’en est qu’à ses débuts et elles ne font ainsi pas encore l’objet de seuils même si de premiers éléments indiquent que certaines pourraient présenter des risques. Trois autres substances ont en revanche déjà été bien étudiées : la saxitoxine, l’anatoxine (deux neurotoxines) et la cylindrospermopsine (un composé cytotoxique) seront ainsi intégrées aux directives de l’OMS lorsqu’elles seront actualisées en 2020.

Qui contrôle la qualité des eaux de baignade ?

Les cantons ont la charge de surveiller la qualité de l’eau des lacs, d’informer le public si des substances toxiques sont détectées et d’arrêter des interdictions de baignade si nécessaire. Les eaux de baignade sont en général contrôlées par les laboratoires cantonaux de l’inspection des denrées alimentaires et du service de la consommation ou, dans certains cantons, du service de la protection des eaux. L’Office fédéral de l’environnement (OFEV) collecte les données cantonales et les met à disposition pour établir des rapports à l'échelle nationale. Selon l’Ordonnance fédérale sur la protection des eaux, « la qualité des eaux de surface doit être telle que les conditions d’hygiène requises pour la baignade soient remplies dans les eaux où l’autorité autorise expressément la baignade ou dans lesquelles un grand nombre de personnes se baignent habituellement sans que l’autorité le déconseille » (annexe 2, art. 11, ch. 1, let. e OEaux).

L’eau potable peut-elle contenir des cyanobactéries ?

Dans les lacs, l’eau destinée à la production d’eau potable est captée dans les couches profondes, ce qui évite que les tapis d’algues qui se forment en été à la surface ne pénètrent dans le système. Lors du brassage des lacs – qui se produit en général en hiver –, des cyanobactéries peuvent cependant être aspirées. Les fournisseurs d’eau potable surveillent donc étroitement l’eau brute et veillent, par des traitements adaptés, à ce que l’eau délivrée aux consommateurs ne contienne pas de cyanotoxines.

Faits intéressants

  • On pense que les cyanobactéries ont été les premiers organismes à libérer de l’oxygène dans l’atmosphère par le biais de la photosynthèse. Elles ont donc créé les conditions qui permettent la vie telle que nous la connaissons.
  • On trouve des cyanobactéries partout dans le monde, même dans les environnements extrêmes comme les déserts, les sources chaudes ou les lacs de haute altitude.
  • Les lichens qui poussent sur les rochers et les arbres sont composés de cyanobactéries et de champignons qui vivent en symbiose (association mutuellement bénéfique).
  • Les comprimés de spiruline sont un complément alimentaire fabriqué à partir de deux espèces de cyanobactéries qui ne produisent pas de microcystines toxiques.

Informations complémentaires, liens utiles

Spécialistes de l’Eawag

Chef du groupe Phytoplancton, département Ecologie aquatique

Dr. Elisabeth JanssenSenior Scientist / Chefs de groupeTel. +41 58 765 5428Envoyez un message

Cheffe du groupe Chimie environnementale des biomélocules, département Chimie environnementale

Photos

À gauche: Planktothrix rubescens, « le sang des Bourguignons », lac de Hallwil (Eawag, Sabine Flury)
au centre et à droite: Microcystis aeruginosa, lac de Greifen (centre : Eawag, Francesco Pomati ; droite : Kantonales Labor ZH, Rene Schittli)
au centre et à droite: Microcystis aeruginosa, lac de Greifen (centre : Eawag, Francesco Pomati ; droite : Kantonales Labor ZH, Rene Schittli)

Efflorescences ou blooms de cyanobactéries. À gauche: Planktothrix rubescens, « le sang des Bourguignons », lac de Hallwil (Eawag, Sabine Flury); au centre et à droite: Microcystis aeruginosa, lac de Greifen (centre : Eawag, Francesco Pomati ; droite : Kantonales Labor ZH, Rene Schittli)

Anabaena sp.
Planktothrix tenuis
Microzystis

Observations de cyanobactéries au microscope. De gauche à droite: Anabaena sp.; Planktothrix tenuis, Microcystis (Photos: Eawag)