Microalgues : du juste dosage de la lumière et des éléments nutritifs

Le plus souvent, les algues se trouvent dans l’eau ; certaines flottent dans la colonne d’eau, d’autres sont attachées et vivent sur le fond, d’autres encore restent à l’interface eau/air. Mais les algues peuvent aussi se développer sur des rochers, du bois, des arbres ou à la surface du sol dès qu’ils sont humides. Grandes colonisatrices, il en existe même qui vivent en symbiose avec des invertébrés ou des plantes. Le plus connu de ces mariages est probablement le lichen, nom que l’on donne à l’association d’une algue et d’un champignon.

Au total, il existe plus de 14 000 espèces de microalgues au monde rien qu’en eau douce avec des formes, des mobilités et une écologie d’une grande variété. Dans un volume très réduit, 5 à 10 ml, il n’est pas rare de trouver une dizaine d’espèces. Mais si diverses soient-elles, les microalgues partagent un point commun : leur remarquable capacité d’adaptation aux modifications physico-chimiques des milieux aquatiques.

A l’exception de quelques espèces, les microalgues sont photoautotrophes. C'est-à-dire qu’elles sont capables d’élaborer leurs propres constituants cellulaires à partir d’éléments minéraux (dioxyde de carbone, azote, phosphore, etc.) et en utilisant l’énergie photosynthétique.

Pour réaliser la photosynthèse, les végétaux aquatiques doivent capter des radiations lumineuses. Or, plus les eaux sont riches en matières en suspension, et donc opaques, moins les rayons solaires y pénètrent profondément. Les cyanobactéries, par exemple, longtemps appelées algues bleues du fait de leur pigmentation et parce qu’elles utilisent la photosynthèse (d’un point de vue cellulaire, elles sont plutôt proches des bactéries) utilisent des pigments accessoires comme la phycocyanine (bleu) et la phycoérythrine (rouge) lorsque la baisse de luminosité empêche la photosynthèse.

Dès lors qu’une algue est dans la zone optimale pour réaliser la photosynthèse (zone dite euphotique, qui peut varier, en Bretagne, de 4 m en hiver à 50 cm en été dans une retenue d’eau), encore faut-il qu’elle y reste, y compris lorsque les changements de température ou le vent mélangent l’eau et créent des courants au sein des milieux aquatiques. Certaines cyanobactéries ont trouvé une solution originale à ce problème : elles possèdent des vacuoles gazeuses qu’elles utilisent pour monter et descendre dans la colonne d’eau. D’autres espèces du phytoplancton sont pourvues de flagelles ou de cils pour se déplacer.
Dès lors qu’il dispose de la lumière, le phytoplancton doit encore assimiler des éléments nutritifs pour produire ses constituants cellulaires. Il s’agit d’éléments minéraux comme le potassium, le sodium, le calcium et le magnésium. Ceux-ci sont généralement considérés comme suffisamment abondants dans les milieux aquatiques pour ne pas limiter la croissance. Il lui faut aussi des oligo-éléments (molybdène, zinc, cuivre, etc.). Enfin et surtout, le phytoplancton utilise, en grande quantité, le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le phosphore, la silice et le fer.

Qu’un seul de ces éléments chimiques vienne à manquer, ou qu’il soit présent seulement en quantité insuffisante, et la production végétale ne peut pas avoir lieu. En général en Bretagne, ce n’est pas le manque d’éléments nutritifs qui pose problème mais plutôt leur trop grande disponibilité, en particulier celle de l’azote et du phosphore. Dans les eaux douces calmes, la croissance algale peut alors s’intensifier anormalement allant même jusqu’à fragiliser l’équilibre écologique des milieux aquatiques. C’est ce qu’on appelle l’eutrophisation. Un phénomène en grande partie hérité des pollutions agricoles et urbaines.