Planktothrix sanguin

Clé d'identification

Noms

Distribution géographique

Cosmopolite des eaux douces

P. rubescens est commune dans les eaux douces du monde entier, en particulier dans les zones tempérées et chaudes.

Biotope

Les cyanobactéries préfèrent les eaux douces à cours lent à nul comme les lacs, ou les rivières à régime fluvial. Elles prolifèrent généralement en milieu eutrophe* et aérobie* (en présence d'oxygène), bien qu'elles soient capables de vivre en conditions anaérobies* (absence d'oxygène).

P. rubescens contrairement à de très nombreuses autres cyanobactéries, peut développer des blooms dans des milieux ne présentant que très peu de phosphate, à condition de bénéficier d'une eau eutrophe* riche en nitrates. Elle apprécie également les eaux acides (pH compris entre 6 et 6,5). La présence de fer dissous dans l'eau est un facteur favorisant sa croissance.

Un tapis de P. rubescens est souvent synonyme de présence d'autres cyanobactéries. Il est très rare de ne trouver qu'une seule espèce dans un même tapis.

Description

Les Cyanophycées sont des organismes autotrophes* et benthiques* pouvant devenir pélagiques* pendant une courte période de l'année et provoquer des blooms* (voir paragraphe bloom ci-dessous). Elles font partie des premiers organismes vivants sur terre. On date leur apparition à 3,8 milliards d'années et elles n'ont que peu varié depuis le Précambrien. Elles disposent d'une grande capacité à s'adapter, pouvant même être observées dans des terres humides !

En plongée :
Fine membrane (peau) rosée à rouge tapissant un substrat* caractérisé par des surfaces d'accroche telles que des pierres, des galets, des racines, des végétaux, des moules...
Remarquons que sur des sédiments fins, on peut aussi retrouver des cyanobactéries. Ces dernières sont mêlées au substrat et ne présentent pas cette peau caractéristique que l'on observe habituellement sur les zones de galets.
La couleur des cyanobactéries provient d'un pigment bleu (la phycocyanine) et d'un pigment de couleur rose rougeâtre (la phycoérythrine) en plus de la chlorophylle. La couleur des cyanobactéries varie en fonction du rapport des deux premiers pigments, offrant une gamme de couleurs très variée.

Bloom :
Les Cyanobactéries peuvent se libérer du fond du plan d'eau ou de la rivière pour remonter à la surface et provoquer des blooms (ou fleur d'eau) en cas d'ensoleillement et de chaleur. A ce stade de développement, ces organismes deviennent pélagiques et peuvent être assimilés au phytoplancton*.
Ce cas de figure est particulièrement défavorable pour le biotope (libération de cyanotoxines avec des composés malodorants et consommation de l'oxygène dissous dans l'eau).
Remarquons toutefois que l'observation de tapis de cyanobactéries ne s'accompagne pas systématiquement de blooms. Des conditions particulières de température, d'ensoleillement et de quantité de nutriments doivent être réunies.

Au microscope :
Les Cyanobactéries sont des organismes unicellulaires soit solitaires soit disposés en filaments.
P. rubescens se caractérise par des filaments unisériés rosés à rouges de cellules de 5 à 6 μm de diamètre mises bout à bout. Elles sont entourées par une gaine mucilagineuse incolore qui est plus développée à la fin de l'été. Ce sont en effet des organismes à croissance lente qui se développent principalement pendant la saison chaude. Remarquons que la gaine de mucilage n'est pas toujours facile à observer.

Espèces ressemblantes

Identification précise uniquement au microscope (d'autres espèces de Cyanobactéries présentent des caractéristiques proches). Cependant la couleur rouge la distingue directement à l'œil nu et reste un des critères d'identification rapides.

Alimentation

Ce sont des organismes photosynthétiques* qui ont besoin d'eau, de dioxyde de carbone, de minéraux et de lumière.
Ces organismes affectionnent principalement les eaux eutrophes et riches en phosphates. Toutefois, Planktothrix rubescens a la capacité de se développer dans un milieu pauvre en phosphates mais en présence de nitrates !

Reproduction - Multiplication

Aucune reproduction sexuée n'a encore été clairement observée. Dans l'état actuel de nos connaissances, la reproduction asexuée est le seul mode de reproduction.
La reproduction se fait par simple division cellulaire, par spores* de divers types, par des akinètes* (cellules durables, à membrane épaisse, permettant la survie pendant des périodes défavorables) ou par hormogonies* (fragments de filaments pluricellulaires se détachant de l'extrémité des filaments : voir photos).

Vie associée

Elodée de Nuttall (Elodea nutallii) et/ou Cladophora glomerata et/ou Oedogonium et/ou Spirogyra sp., ainsi que d'autres Cyanobactéries.

Divers biologie

Espèce commune des eaux eutrophes.

Planktothrix rubescens est latente lorsque la température de l'eau se situe sous 10 °C. Des plaques peuvent être visibles à l'œil nu sur tous les substrats mais elle peut aussi être enfouie dans la vase sous une forme de résistance non visible.

Lorsque la température atteint approximativement 10 °C (8 °C en présence de fer dissout dans l'eau), le métabolisme se remet en route et une multiplication intervient par fragmentation (pas d'akinètes* ni d'hétérocystes* comme chez d'autres espèces de cyanobactéries), donnant naissance à de nouveaux filaments benthiques. Cette espèce est associée aux autres Plankthotrix mais, par la production de cyanotoxines (voir remarque ci-dessous), elle prend le dessus, réduisant rapidement le nombre d'individus des autres espèces, sans toutefois les détruire complètement.

Les Cyanobactéries peuvent changer de place dans la colonne d'eau grâce à la présence de vacuoles gazeuses ou airosomes* dans certaines cellules qui, après une période d'ensoleillement et dans des conditions eutrophes, se remplissent de méthane. Elles jouent le rôle de flotteurs.

Le bloom désigne le résultat d'une phase de prolifération massive de Cyanobactéries, se traduisant par une apparition importante de biomasse, généralement sur une courte période de temps et pouvant persister plus ou moins longtemps selon les cas (parfois plusieurs mois). Une diminution de la diversité spécifique est alors observée dans le phytoplancton (une ou deux espèces deviennent en général largement dominantes). Lorsque les Cyanobactéries prolifèrent ou s'accumulent à la surface, des agrégats flottants appelés « écumes » ou en anglais « scums » sont souvent observés. Les écumes sont la conséquence d'un premier mécanisme de concentration des cyanobactéries causé par la migration vers la surface des filaments répartis dans la colonne d'eau, puis d'un second mécanisme de concentration causé par un vent constant poussant cette accumulation de filaments vers le rivage.

Lorsque les conditions de température, de luminosité et de concentration en nutriment sont réunies, le bloom apparait, offrant au plan d'eau un aspect rouge, d'abord sur les abords, puis au fur et à mesure jusqu'à une surface uniformément et complètement rouge (plus rare). La température idéale pour déclencher un bloom de Planktothrix est assez basse et oscille, suivant les milieux, de 8 °C à 19 °C. Cela lui permet d'entrer, dès le printemps, dans une phase de développement important dans les plans d'eau et les blooms de cette espèce se produisent de mars à novembre. Ils sont principalement visibles de jour, la cyanobactérie remontant en surface pour capter la lumière du soleil via ses pigments, métabolisant les nutriments, pour ensuite redescendre vers le fond. Ce cycle peut durer des semaines et a été observé dans le Hainaut (Belgique) pendant 3 mois en continu.

Remarque : la production de cyanotoxines est-elle une simple conséquence des processus environnementaux ou découle-t-elle d'une adaptation ou sélection particulière ? Bien que non encore démontrées, plusieurs pistes non exclusives les unes des autres sont étudiées :
- la production de ces composés pourrait contribuer à augmenter l'avantage compétitif ;
- les toxines seraient produites pour éliminer les compétiteurs qui se disputent les mêmes ressources (effet allélopathique*) ;
- la production de micocystines aurait pour but de protéger les cellules contre la prédation par le zooplancton, ou serait un chélateur* intracellulaire jouant un rôle dans l'inactivation du fer libre (Fe2+) dans la cellule ;
- les toxines auraient des fonctions régulatrices du métabolisme cellulaire et seraient importantes pour la croissance de la cellule.

En 2014, en collaboration avec le Service Public de Wallonie, un moyen de lutte a été expérimenté dans un plan d'eau du Hainaut (Belgique). La dispersion de bactéries spécifiques et non pathogènes fixées sur un support a permis de stopper le bloom en cours et de réduire de plus de 95 % la masse de cyanobactéries présentes. Un comité scientifique suit ce travail afin de l'étendre vers d'autres plans d'eau.

Informations complémentaires

Cette espèce, comme de façon générale d'autres espèces du genre Planktothrix, est considérée comme une cyanobactérie dangereuse, tant pour l'homme que pour le bétail s'abreuvant dans des plans d'eau contaminés. Des mortalités avérées de bétail ont été observées dans plusieurs pays européens, dont la France et la Grande-Bretagne.

Des cas de plongeurs intoxiqués par cette cyanobactérie sont connus, notamment lors de la rédaction de cette fiche. Les symptômes sont principalement des dermatites des parties exposées (plaques rouges sur la peau). Un cas d'intoxication grave neurologique s'est caractérisé par des troubles de l'élocution et des difficultés motrices aiguës. Cette cyanobactérie est très dangereuse lors des blooms et il est recommandé de ne pas plonger dans ces milieux.

Il est obligatoire de bien rincer son matériel sur place afin de ne pas transporter d'individus vers d'autres plans d'eau ou cours d'eau. Ces cyanobactéries résistent aux traitements dans les stations d'épuration classique.

La microcystine est reconnue toxique à partir de 1 µg/l. C'est souvent cette cyanotoxine qui est reprise comme l'indicateur principal de toxicité d'un plan d'eau sujet à un bloom. Suivant la méthodologie utilisée pour doser cette toxine il peut y avoir des erreurs d'interprétation des résultats et il est important de procéder à des prélèvements à différents niveaux de la colonne d'eau, et de doser la totalité de la microcystine présente y compris dans les cyanobactéries. C'est la seule façon d'établir un dosage correct :
- l'anatoxin-a ;
- la cylindrospermopsine.

Facteurs influençant le développement des cyanobactéries :
1) L'intensité lumineuse : il existe une corrélation entre la lumière, la multiplication cellulaire et la production simultanée de toxines. Plus cette dernière est importante et plus le métabolisme est actif.
2) La température : dans des conditions normales, les cyanobactéries sont inactives en-dessous de 14 °C (8 °C : voir ci-dessus). La température optimale pour elles est de 25 °C. Elles forment généralement des blooms à ce stade et libèrent des cyanotoxines en masse.
3) L'azote et le phosphore : il semble que la présence de phosphore sous forme de phosphate soit l'élément déterminant dans le développement des cyanobactéries compte-tenu de leur faculté à utiliser l'azote atmosphérique pour les synthèses organiques. Les eaux eutrophes offrent toutefois le support idéal pour les cyanobactéries.
4) Le fer : la présence de faible quantité de fer dissout dans l'eau (0,1mg/l) suffit à avoir un effet direct sur le développement des cyanobactéries à des températures plus basses (dès 8 °C contre 14 °C en laboratoire).
5) Présence du zooplancton phytophage : les cyanobactéries, en présence de zooplanton vont produire des cyanotoxines (de la microcystine la mieux connue) pour éliminer celui-ci ainsi que les organismes compétiteurs, y compris les autres cyanobactéries.

Origine des noms

Origine du nom français

Planktothrix sanguin : nom proposé par DORIS et inspiré du nom scientifique.
Sang des bourguignons : la première description d'un bloom de cette cyanobactérie remonte à 1825 sur le lac Mossiat en Suisse où elle avait été appelée « Sang des bourguignons ».

Origine du nom scientifique

Planktothrix : du grec [plagkto-, plancto-] = errant, flottant ; et [thrix] = cheveu.
rubescens : du latin [rubesco] = rougissant, devenant rouge, car De Candolle avait décrit le lac comme étant rouge vif.

Classification