Les proliférations de cyanobactéries en eaux douces

 

 

1- Les cyanobactéries qu'est-ce que c'est ?

 

Les cyanobactéries sont des bactéries capables de photosynthèse, utilisant le dioxyde de carbone (CO2) comme source de carbone (autotrophie). Ce sont des organismes qui jouent un rôle important au sein des chaines trophiques et de la production primaire.

 

Les cyanobactéries ont été les premiers organismes capables de photosynthèse « oxygénique » (production de matière organique et d’oxygène à partir d’eau et de dioxyde de carbone) apparus sur Terre, et sont en grande partie à l’origine de l’augmentation de l’oxygène atmosphérique il y a plus de 2 milliards d’années.

 

Les cyanobactéries font partie du phytoplancton, au même titre que les microalgues eucaryotes (Chlorophycées, Dia-tomées, Euglènes, Chrysophycées...). Le terme «cyano», dérivé du grec, découle de la présence de pigments photosynthétiques qui confèrent un aspect bleuté aux cyanobactéries.

 

Voir aussi : Fiche synthétique C1 du CSEB « Description générale ds cyanobactéries »

 

Les efflorescences de cyanobactéries apparaissent généralement dans les milieux aquatiques lentiques (lacs, mares, étangs, tronçons de rivière à débit lent).

 

> sur le plan écologique, les blooms de cyanobactéries peuvent conduire à des pertes de biodiversité et à des perturbations des réseaux trophiques, à une réduction de l’oxygène présent dans la colonne d’eau, ainsi qu’à l’accumulation de cyanotoxines le long de la chaîne alimentaire;

> sur le plan sanitaire, au vu des usages du plan d’eau, impliquant la mise en œuvre de moyens de traitements et de surveillances complémentaires (eau potable, qualité des eaux de baignade etc.) ; en effet, la dégradation des cyanobactéries est potentiellement source de cyanotoxines ; Ces cyanotoxines peuvent avoir des effets en termes de santé humaine, au travers des activités de baignade ou d'eau potable ; il est cependant important de noter que toutes les cyanobactéries ne génèrent pas des cyanotoxines lors de la dégradation ;

> sur les plans économiques et sociaux lorsque des restrictions d’usage doivent être mises en place, mais aussi lorsque des actions visant ou à prévenir les blooms (notamment via la réduction des flux de phosphore qui apparaît être le facteur de contrôle des blooms) ou à agir directement sur le plan d’eau (solutions chimiques, mécaniques, hydrologiques) doivent être mises en place.

 

Les problématiques sanitaires associées aux proliférations de cyanoabctéries sont bien connues depuis la fin des années 80 (Falconer, 1989 ; 1996) et ont été prises en compte par l'Organisation Mondiale de la Santé (Chorus et Bartram, 1999). Elles se manifestent notamment par la production potentielle de plusieurs familles de toxines: hépatotoxines (Microcystines), neurotoxines (Anatoxine-A, Homoanatoxine-A, Saxitoxines), cytotoxines (Cylindrospermopsines), dermatotoxines (Lyngbyatoxines)... Ces problématiques sont identifiées dans l'Ouest de la France et en Bretagne depuis près de 20 ans (Vezie et al., 1996, 1997), et à l'échelle de la Bretagne et de la Mayenne les durées de présence des cyanobactéries et les fréquences de dépassement des seuils d'alerte sanitaire sont en augmentation depuis les années 2000 (Pitois et al. 2014).

 

Outre les cas d'exposition aigue aux toxines, relativement peu fréquents en France, des études récentes font apparaître d'autres types d'effets : allergies ou asthme déclenchés lors de l'inhalation d'aérosols de cyanobactéries (activités nautiques : Backer et al., 2008, 2010) ou du contact direct avec les cellules (Pilotto et al. 2004 ; Stewart et al., 2006 ; Ohkouchi et al., 2015, Kirkpatrick et al., 2011), effets immunodépresseurs (chez la souris ; Shen et al., 2003), une activité oestrogénique (Sychrova et al., 2012) et une activité génotoxique (fragmentation de l’ADN: Zegura et al., 2011a). Ces problématiques obligent également à considérer les eaux destinées à la consommation humaine provenant de ressources de surface. En effet, même si les traitements mis en place dans les stations doivent permettre l’élimination des cyanobactéries et de leurs toxines, il existe une possibilité d’en retrouver dans les eaux potables à de faibles concentrations (Merel et al., 2013). Or, l’exposition à long terme à ces faibles doses est associée dans la littérature à certaines maladies chroniques, notamment chez l'enfant (Li et al., 2011 ; Weirich et Miller, 2014).

 

 

 

Voir aussi : Fiche synthétique C3 du CSEB « Impacts des proliférations de cyanobactéries »

 

 

2- Les facteurs favorisant les proliférations de cyanobactéries

 

Les cyanobactéries ont tendance à proliférer pendant l’été dans les zones tempérées (juin à septembre), lorsque les températures sont les plus chaudes, que la colonne d’eau est stratifiée et que les concentrations en nutriments dans la couche de surface sont les plus faibles.

 

Le modèle classique de succession phytoplanctonique dans les plans d’eau mésotrophes à eutrophes est le suivant : Diatomées puis Chlorophycées puis Cyanobactéries

 

 

Source : Fiche synthétique C2 du CSEB « Définition et causes des cyanobactéries »

 

Un certain nombre de facteurs affecte la production de cyanobactéries ; outre les caractéristiques des plans d'eau, en termes d'hydrologie, de courantologie, température, profondeur, des apports en nutriments excessifs (azote et phosphore) favorisent les cyanobactéries.

 

Le phosphore est souvent mis en avant comme facteur de contrôle des proliférations ; certaines des espèces de cyanobactéries ont la capacité de fixer l’azote atmosphérique. Ainsi les stratégies de réduction des flux de phosphore en amont des lacs et réservoirs concernés se sont avérées efficaces, mais il existe des situations dans lesquelles on observe des taux de croissance algale maximum lors d’additions combinées d’azote et de phosphore (Hamilton et al., 2016). Ainsi, les stratégies de réduction des flux de nutriments devraient porter sur le phosphore et sur l’azote.

 

Que sait-on de l'impact du changement climatique ?

 

Le changement climatique est un facteur a priori susceptible d'aggraver les proliférations de cyanobactéries ; en effet, la plupart des cyanobactéries prolifèrent à des températures de 20°C à 25°C ; on pourrait s'attendre à ce que des températures plus élevées favorisent les proliférations, et certaines espèces de cyanobactéries (Paul, 2008; Eliott, 2012; El Shehawy et al., 2012; Pitois et al., 2014; Visser et al., 2016...) .

 

Cependant, les effets du changement climatique pourraient être de plusieurs ordres.

 

Si l'évolution des températures ne pose plus de doutes, si ce n'est quant à son ampleur, l'évolution des précipitations et des régimes hydrologiques pose quant à elle plus de difficultés. Ainsi, certains travaux rappellent que des périodes étendues sans précipitations peuvent ralentir les flux de nutriments dans les plans d'eau. Cependant, des évènements de précipitations plus fortes sont aussi possibles et pourraient engendrer l’accentuation des phénomènes érosifs et accélérer le transfert des nutriments vers les lacs (Jeppesen et al., 2009).

 

L’augmentation des températures et la stratification du plan d’eau vont augmenter la surface des sédiments en contact avec des eaux anoxiques, conduisant à un relargage du phosphore par le sédiment. De plus la hausse de la température pourrait augmenter la minéralisation bactérienne ce qui là aussi peut amener à un relargage du sédiment plus important. La charge interne des plans d’eau devrait donc augmenter en réponse aux effets du changement climatique ; il est probable que les cyanobactéries profitent de cette augmentation (Bormans et al., 2016).

 

Au final, l'analyse des effets du changement climatique ne remet pas en cause la nécessité d'une action ambitieuse sur les flux de nutriments en amont des lacs touchés par les proliférations de cyanobactéries. Au contraire, il apparaît que l’atténuation des blooms de cyanobactéries nécessitera, dans les conditions climatiques futures, des réductions plus importantes d’azote et de phosphore que dans les conditions climatiques actuelles (Hamilton et al., 2016). Cependant, le changement climatique constitue un facteur de forçage externe de l’eutrophisation et pas sa cause principale, qui reste les apports en nutriments.

 

 

Les solutions disponibles pour atténuer les proliférations de cyanobactéries à l’échelle d’un plan d’eau sont de deux ordres :

> préventives ; elles portent sur le bassin versant et ont pour objectif de réduire les flux de nutriments à l’origine des proliférations. Ce type d’actions a déjà été abordé dans les travaux du Creseb (par exemple : journée du 22 mars dernier sur le phosphore)
> curatives. Elles portent sur le plan d’eau lui-même, son fonctionnement et les conditions qui favorisent l’apparition des cyanobactéries

 

Lorsque des approches curatives sont envisagées, la plupart des auteurs soulignent la nécessité impérative de mobiliser parallèlement des approches préventives. Celles-ci sont les seules qui garantissent à long terme l’atténuation des proliférations de cyanobactéries. Les actions de prévention via la réduction des apports de nutriments, provenant à la fois du bassin versant, mais aussi de la charge interne du sédiment, permettront à moyen et long terme de réduire les proliférations et l'ampleur de leurs conséquences. En l’absence de mesures préventives, les actions curatives devront être reconduites en permanence car elles reviennent à cibler le symptôme de l’eutrophisation (les cyanobactéries), plus qu’à en traiter les causes (flux de nutriments) (Lurling, 2016).

 

Dans le cadre du programme européen COST (European Cooperation in Science and Technology), un programme intitulé Cyanocost Cyanobacteria blooms and toxins in water resources : Occurrence, impacts and management" s’est déroulé de avril 2012 à avril 2016. Cyanocost a vocation à coordonner et mettre en réseau les équipes de recherche, les pouvoirs publics, l’industrie et les citoyens en vue de gérer les risques liés aux cyanobactéries et aux cyanotoxines dans les masses d’eaux. Dans le cadre de ce travail, des articles passant en revue la littérature scientifique internationale ont été publiés dans Aquatic Ecology. Les pages suivantes reprennent les résultats marquants de ces travaux. http://link.springer.com/article/10.1007/s10452-016-9595-y

 

[+ d'infos]