Cyanobactérie

Les cyanobactéries sont des bactéries photosynthétiques qui réalisent une photosynthèse oxygénique : elles utilisent l’énergie lumineuse pour fixer le dioxyde de carbone et libèrent de l’oxygène. Ces procaryotes, autrefois appelés « algues bleu-vert », peuvent être unicellulaires, coloniaux ou filamenteux. Leur classification évolue avec les données génomiques et ne se résume ni à une classe unique ni à un nombre stable d’espèces.

Diversité et fonctions écologiques

Les cyanobactéries occupent les eaux douces, saumâtres et marines, les sols humides, les roches et certains milieux extrêmes. Elles comptent parmi les producteurs primaires des écosystèmes aquatiques. Certaines vivent en association symbiotique avec des champignons, des plantes, des éponges ou d’autres organismes.

Plusieurs lignées fixent le diazote atmosphérique. Chez certaines formes filamenteuses, cette réaction se déroule dans des cellules spécialisées appelées hétérocystes, où l’environnement pauvre en oxygène protège l’enzyme nitrogénase. D’autres cyanobactéries séparent la fixation de l’azote et la photosynthèse dans le temps ou utilisent d’autres adaptations. Les produits vendus sous le nom de spiruline proviennent principalement d’espèces du genre Arthrospira.

Proliférations

Une prolifération, ou bloom, correspond à une augmentation importante de l’abondance des cyanobactéries. Des apports élevés en phosphore ou en azote, une eau chaude, une forte luminosité, une colonne d’eau stable et un temps de résidence long favorisent certaines espèces, mais leur combinaison et leur importance varient selon le milieu. Des cyanobactéries munies de vésicules gazeuses ajustent leur position dans la colonne d’eau et peuvent former des accumulations visibles en surface.

Une forte biomasse réduit la transparence, modifie le pH et provoque de grandes fluctuations de l’oxygène dissous. La respiration nocturne et la décomposition d’un bloom peuvent entraîner une anoxie aiguë, avec mortalité de poissons. Certaines espèces produisent aussi des composés donnant à l’eau une odeur ou un goût terreux, sans que ces molécules soient nécessairement toxiques.

Cyanotoxines et santé des poissons

Certaines souches synthétisent des cyanotoxines. Les microcystines affectent principalement le foie, les cylindrospermopsines plusieurs organes, et les anatoxines ou saxitoxines le système nerveux. La présence et la quantité de toxine varient entre espèces, entre souches d’une même espèce et au cours d’une prolifération. Toutes les cyanobactéries ne sont donc pas toxiques, et une couleur bleue ou verte ne révèle ni la molécule présente ni sa concentration.

Chez les poissons, les effets peuvent résulter d’une exposition directe par les branchies, de l’ingestion de cellules ou de proies contaminées, ainsi que des changements de qualité de l’eau provoqués par le bloom. Irritation branchiale, stress oxydatif, lésions hépatiques, troubles neurologiques ou mortalité sont possibles selon la toxine, la dose et la durée d’exposition. La rupture des cellules peut libérer dans l’eau une partie des toxines qu’elles contenaient.

La microscopie, les méthodes moléculaires et l’analyse chimique répondent à des questions différentes : identité et abondance des organismes, présence de gènes de biosynthèse, ou concentration effective d’une toxine. Une prolifération visible constitue un signal écologique, tandis que le risque sanitaire dépend de l’exposition réelle. La réduction des apports nutritifs et la gestion hydraulique agissent sur les facteurs qui entretiennent de nombreux blooms ; les traitements qui lysent brutalement les cellules peuvent augmenter transitoirement la fraction dissoute des toxines.