Les microalgues d'eau douce s'adaptent tous azimuts

Certaines espèces de microalgues ont modifié leur physiologie ou leur forme pour se prémunir d'un manque d'azote ou de phosphore qui pourrait ralentir leur croissance certaines espèces ont ainsi modifié leur physiologie ou leur forme. C'est le cas par exemple des cyanobactéries filamenteuses Anabaena, Anabaenospis, Aphanizomenon qui, grâce à des cellules spécialisées, peuvent fixer l'azote atmosphérique dissous dans l'eau. Elles s'affranchissent, de cette façon, des éventuelles pénuries en nitrates et autres composés azotés solubles. Cette situation ne se rencontre pas dans les eaux bretonnes suffisamment riches en azote.

Lorsqu'on s'intéresse à leur forme, l'univers des microalgues est aussi loin d'être monotone ; sphériques, en forme de croissant, de fuseau ou de baguette, isolées ou en grappe plus ou moins organisées, etc., elles se sont dotées d'une grande variété de morphologies pour minimiser leurs dépenses énergétiques et optimiser leur croissance, leur reproduction et leur survie. Ainsi, les petites espèces (Chlorella sp. et Synechococcus sp.) sont très efficaces pour la capture des différentes ressources (lumière et absorption des éléments nutritifs). Elles montrent les taux de croissance les plus élevés, l'assimilation et la production sont quasiment simultanées. À l'opposé, les espèces plus grandes comme Microcystis aeruginosa ont des taux de croissance plus faibles. Elles découplent l'assimilation et la production en stockant les ressources nutritives avant de les utiliser.

L'une des adaptations les plus redoutables des microalgues découle de leur capacité à produire des toxines, dont certaines mortelles. Les cyanobactéries, par exemple, fabriquent des dermatotoxines, des neurotoxines et des hépatotoxines. Une fois les cellules mortes, ces toxines sont libérées dans le milieu aquatique et peuvent représenter un risque sanitaire par le biais de l'eau de consommation ou des loisirs nautiques. Depuis 2002, les Directions départementales des affaires sanitaires et sociales sont chargées de la surveillance sanitaire des cyanobactéries dans les retenues destinées à l'alimentation en eau potable et les plans d'eau de loisirs utilisés pour la baignade et les sports nautiques.

Des espèces qui alternent au fil des saisons

Planktothrix agardhii

On l'a vu, les microalgues doivent s'adapter en permanence aux variations des conditions physico-chimiques des milieux aquatiques (lumière, température, disponibilité variable en éléments nutritifs). En fonction des saisons et de façon schématique, on observe trois phases au cours desquelles différents groupes phytoplanctoniques alternent.

En automne-hiver (phase 1), les débits des cours d'eau sont plus importants de même que les ressources nutritives ; au contraire, l'énergie lumineuse disponible se fait plus rare et la température baisse. Seules les espèces qui tolèrent les mélanges d'eau, et donc les alternances de phases obscures et lumineuses, se développent. Il s'agit essentiellement des diatomées Asterionella, Aulacoseira, Stephanodiscus, Tabellaria, Fragilaria qui présentent d'excellentes adaptations aux faibles températures et à la suspension dans les milieux agités tout en disposant d'une bonne capacité pour capturer la lumière. Dans des eaux plus chaudes et moins agitées, on peut identifier les genres : Cosmarium Staurastrum et Planktothrix agardhii/redekei.

Du printemps à l'été (phase 2), l'apport énergétique augmente (plus de lumière et des températures plus élevées) et permet la création d'une couche d'eau plus ou moins stable à la surface des milieux aquatiques. Au début de cette période, le niveau des ressources minérales est encore abondant puis il diminue progressivement avec l'avancement de la période estivale. Les microalgues les plus couramment rencontrées sont alors les plus petites espèces à croissance rapide. Elles font l'objet d'une forte prédation de la part du zooplancton. Il s'agit essentiellement des genres : Chlorella, Ankyra, Koliella, Chlamydomonas, Synechococcus, Rhodomonas, Chrysochromulina, Monochrysis.

À la fin de l'été (phase 3), en raison de leur faible tolérance vis-à-vis de la baisse des températures, de nouveaux groupes apparaissent. Dans les eaux colorées très opaques, certaines espèces s'adaptent aux faibles éclairements en ajustant leur couleur. Leur taux de croissance est faible mais, suffisamment grandes, elles échappent à la prédation du zooplancton. Peridinium, Ceratium sont les genres caractéristiques de ce groupe ainsi que des cyanobactéries comme Gomphosphaeria et Microcystis qui peuvent donner lieu à des efflorescences.

Bien évidemment, l'alternance de ces phases n'est pas tranchée ; les transitions d'un état à l'autre sont progressives et supposent des états intermédiaires. Par exemple, entre l'hiver et le printemps, on peut noter les croissances de Pediastrum, Scenedesmus, diatomées comme Cyclotella, Asterionella, Aulacoseira, et entre le printemps et l'été, Dinobryon, Dictyosphaerium, Sphaerocystis, Volvox, Eudorina, Aphanocapsa, Aphanothece, Anabaena, Aphanizomenon, Gloeotrichia.

En raison de l'extrême variabilité des conditions climatiques ainsi que de la faible inertie des étangs et réservoirs, les eaux bretonnes se démarquent de ce schéma général d'alternance ; les phases peuvent se reproduire plusieurs fois au cours d'un cycle annuel et les successions 1-2-3 subissent des réversions ou retours vers des états antérieurs ou intermédiaires. Du printemps à l'automne, des peuplements de la phase 1 (diatomées ou encore Planktothrix agardhii) peuvent être remplacés ou dominés par des cyanobactéries comme Microcystis, Anabaena ou Aphanizomenon. Ces instabilités ne sont pas sans compliquer la surveillance sanitaire de certains réservoirs et obligent à un suivi bimensuel et parfois même hebdomadaire.