Les cyanobactéries (Cyanobacteria), aussi appelées cyanophycées (Cyanophyceae), sont une sous-classe de bactéries (procaryotes). Elles étaient autrefois appelées "algues bleues". Il en existe au moins 7000 espèces, réparties dans plus de 150 genres. Elles réalisent la photosynthèse oxygénique et peuvent donc transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique utilisable par la cellule en fixant le dioxyde de carbone (CO2) et en libérant du dioxygène (O²). Certaines d'entre elles peuvent dans certaines conditions fixer le diazote. Apparues il y a environ 3,8 milliards d'années, elles ont contribué à l'expansion de la vie sur Terre par leur production d'oxygène par photosynthèse (elles sont responsables de la Grande Oxydation et par leur contribution au premier puits biologique de carbone et à une désacidification des océans, lorsqu'elles se sont organisées en colonies fixées (stromatolithes), capables de produire du calcaire. Leurs pullulations croissantes, favorisées par l'eutrophisation des eaux, posent divers problèmes : obstruction des systèmes de filtration, coloration et parfois dystrophisations des eaux ou anoxies, avec métabolites secondaires donnant un mauvais goût à l'eau (géosmine, 2-méthylisobornéol, p-cyclocitral...). Une quarantaine d'espèces connues sécrètent ou contiennent des cyanotoxines qui sont généralement des neurotoxines pouvant affecter mortellement divers animaux et l'homme. DESCRIPTION Les cyanobactéries sont des organismes procaryotes autotrophes ne présentant ni noyau véritable, ni plaste, ni reproduction sexuée. Elles possèdent de la chlorophylle et d'autres pigments, d'où leur couleur qui peut varier beaucoup, mais qui est en principe bleue (voire rouge), ce qui explique leur nom. MOBILITÉ Certaines cyanobactéries sont mobiles (souvent chez les Nostocales) et/ou peuvent produire des akinètes (cellules résistant à la déshydratation grâce à des parois épaissies). REPRODUCTION Elle se fait par division végétative (mitose : division cellulaire) et par spores, soit unicellulaires (coccospores), soit sous forme de filaments de cyanobactéries (trichomes : fines excroissances ou appendices = hormogonies) ce qui constitue deux principales classes de cyanobactéries : les coccogonophycidées (formes solitaires ou coloniales) et les hormogonophycidées (formes coloniales filamenteuses). ÉCOLOGIE DES CYANOBACTÉRIES Les cyanobactéries sont les êtres vivants les plus anciens identifiés avec certitude avec les archées, puisqu'on en trouve déjà durant le précambrien (les formes les plus simples), jusqu'aux alentours de 3,8 milliards d'années. La présence de ces bactéries assez complexes laisse supposer l'existence antérieure de formes de vie plus simples (dont nous ne connaissons aucun fossile), repoussant la date d'apparition de la vie sur Terre. Par ailleurs, ces cyanobactéries anciennes ont généré des formations géologiques, les stromatolites. Grâce à leur activité, des roches carbonatées se sont formées en abondance en piégeant ainsi le gaz carbonique de l'atmosphère primitive, ce qui a pu nous fournir de nombreuses informations quant à la composition de l'atmosphère, donc sur les conditions de vie de l'époque. Elles sont à l'origine de la modification de l'atmosphère terrestre avec l'enrichissement en dioxygène, nécessaire au développement de la vie sur Terre en permettant l'apparition de la couche d'ozone protectrice, et du premier grand puits de carbone qui a diminué l'effet de serre, alors que la puissance moyenne reçue du Soleil augmentait. Les cyanophycées vivent presque partout, y compris dans des conditions extrêmes, des glaces polaires aux sables des déserts. Elles survivent dans les lacs très chauds et/ou acides des cratères volcaniques comme dans les geysers. Elles croissent tant en eau douce que salée, sous forme planctonique (vivant dans la masse d'eau), ou sous forme benthique (organismes fixés à un substrat immergé). Elles se développent particulièrement bien dans certains milieux pollués par les activités humaines (eutrophisation, dystrophisation). Ces proliférations (blooms) forment par exemple des fleurs d'eau de couleur particulière qui apparaissent sur un plan d'eau en voie de pollution. On assiste à ces efflorescences alguales quand l'eau contient de l'azote et/ou du phosphore en excès, conséquence par exemple d'une agriculture trop intensive ou d'une urbanisation épurant mal ses eaux. Pour cette raison, lorsqu'on détecte qu'une étendue d'eau est envahie par les cyanobactéries, il ne faut pas considérer l'efflorescence elle-même comme la pollution, mais plutôt comme une réaction naturelle à une pollution déjà présente. Un autre paramètre important influençant l'apparition de fleurs d'eau est le débit du cours d'eau. Un fort débit provoque un brassage continuel de la matière en suspension en plus d'empêcher la stratification des eaux. Ainsi, l'acquisition de nutriments par les cyanobactéries est peu probable et ils ne peuvent se positionner dans la colonne d'eau pour obtenir l'intensité lumineuse requise. C'est pourquoi les fleurs d'eau apparaissent dans les lacs et les rivières à faible débit, plutôt que dans les fleuves (avec quelques exceptions). De plus, les cyanobactéries sont reconnues pour n'avoir que très peu d'ennemis naturels et éliminer espèces concurrentes, tout en échappant à la prédation. La principale source de contrôle des populations provient de la compétition entre espèces de cyanophycées. TOXICITÉ, ÉCOTOXICITÉ 50 % des efflorescences algales libèrent des endotoxines potentiellement dangereuses pour l'homme et les animaux. Elles affectent principalement la peau et les muqueuses (dermatotoxines), le foie (hépatotoxines) et le système nerveux (neurotoxines, plus rares que les hépatotoxines). Le classement de la toxicité aiguë des cyanotoxines, établi d'après les valeurs de DL50, place les anatoxines et les microcystines parmi les substances biologiques très toxiques. Les genres principaux reconnus pour produire des toxines sont Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Microcystis, Nodularia, Oscillatoria, Planktothrix. La présence d'un genre réputé produire des cyanotoxines ne signifie pas nécessairement que les toxines seront présentes, car ce ne sont pas toutes les espèces constituant le genre qui produiront des cyanotoxines. Les espèces toxiques peuvent générer une souche qui possèdera (et exprimera) ou non les gènes pour la production de toxines. Selon la diversité du matériel génétique des souches toxiques, celles-ci peuvent générer des cyanotoxines de toxicité variable. De plus, les études disponibles en 2005 laissaient penser que les proliférations de cyanobactéries ne sont pas prédictibles, et qu'il n'y a pas de relation entre la biomasse alguale totale, la biomasse de cyanobactéries et la quantité de toxines produites. Les proliférations de surface, en diminuant la pénétration de la lumière dans l'eau, nuisent également à d'autres groupes d'algues et de plantes et limitent les échanges gazeux entre l'atmosphère et l'eau (en outre elles consomment l'oxygène de l'eau) et peuvent ainsi conduire à une asphyxie (ou anoxie) des animaux aquatiques ou du milieu. Cependant, certaines espèces de cyanophycées du phytoplancton « normal » ou non toxiques, sont parfois cause d'un rendement exceptionnel en poissons de certains étangs ou zones marines. Les toxines ou leur mécanismes d'action ne sont pas encore tous connus (ex pour Coelosphaerium kuetzingianum). CYANOBACTÉRIES ET AZOTE Ces algues jouent un rôle important dans le cycle de l'azote, en étant capable de transformer l'azote atmosphérique en ammonium ou en nitrates assimilables par les plantes. En mourant, elles libèrent des sels nutritifs produits par la fixation de l'azote et augmentent ainsi le rendement agricole, tout particulièrement en rizicultures. On les utilise parfois ainsi comme engrais "vert" pour amener un apport d'azote directement assimilable par les plantes. DANS LES RÉSERVOIRS D'EAU POTABLE... L'eau de réservoirs alimentés par des fleuves ou de l'eau pluviale peut être contaminée par des cyanobactéries toxiques. C'est de plus en plus fréquent depuis les années 1970. Au niveau de l'eau, les causes suspectées sont une teneur trop élevée en matière organique, en nitrates et/ou phosphates. Dans la plupart des pays, des normes existent avec des teneurs et seuil pour les toxines. En France ; Une circulaire porte sur les eaux récréatives. Un décret porte sur les eaux de boisson concerne les eaux destinées à la consommation humaine (hors eaux minérales naturelles) imposant de ne pas dépasser 1 µg/L de microcystine LR (soit la recommandation de l'OMS en 1998). Toute prolifération phytoplanctonique impose une recherche de microcystine dans les eaux brutes. L'AFSSA/AFSSE ont produit des avis sur les risques induits par les cyanobactéries.
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