Diatomée moniliforme

Clé d'identification

Noms

Distribution géographique

Cosmopolite

Espèce cosmopolite, trouvée dans la quasi-totalité des eaux marines du globe.

Biotope

Melosira moniliformis est une diatomée* benthique* fréquemment rencontrée dans le phytoplancton*, lorsqu’elle a été décrochée de son substrat* (espèce tychoplanctonique*). Il s’agit d’une espèce euryhaline*, dont certains écotypes* sont inféodés aux eaux douces. L’optimum de croissance pour les individus rencontrés en milieu marin se situe à une salinité de 15 g/L.

Description

Melosira moniliformis se présente sous la forme de chaînes d’individus reliés entre eux par le centre. Très souvent, les individus sont regroupés par deux ou trois. Chaque frustule* individuel présente une forme quadrangulaire aux angles arrondis (forme sphérocylindrique). Le diamètre est supérieur à la hauteur des valves*. La face de celles-ci (que l’on n’observe pas lorsque les individus sont en chaîne) est plate.
Elles sont finement ponctuées.
Au microscope électronique à balayage, il est possible de constater que la zone centrale des valves est plate et que leur bord comporte de nombreuses épines (rimoportulae).
Les cellules sont reliées entre elles par des coussinets mucilagineux, que l’on peut parfois observer au microscope optique.
Le diamètre des frustules est compris entre 10 et 70 µm. Leur forme est circulaire en vue valvaire. La hauteur de chaque valve est comprise entre 10 et 30 µm.
Les chloroplastes*, aplatis, sont nombreux et pariétaux.

Trois variétés ont été décrites, qui diffèrent par la forme des frustules et l’éventuelle présence de courtes épines :

• Melosira moniliformis var. hispida(Castrac.) Hust., 1928 présente de courtes épines sur la face des valves. Elle n’est pas rencontrée dans nos eaux (l’INPN la signale en Terre Adélie) ;
• Melosira moniliformis var. octogona (Grunow) Hust., 1927 est une variété d’eau douce ;
• Melosira moniliformis var. subglobosa (Grunow) Hust., 1927 est également une variété d’eau douce.

Espèces ressemblantes

Les autres espèces de diatomées* appartenant au genre Melosira présentent la même allure en chaîne. Melosira nummuloides est l’autre espèce la plus courante. La forme des frustules* est légèrement différente (les frustules présentent, en vue cingulaire*, une forme ronde ou ovoïde). Surtout, les frustules de Melosira nummuloides présentent une collerette, appelée carina*, bien visible au microscope et qui permet d’identifier immédiatement cette espèce.

Melosira lineata présente des frustules dont les valves* sont en forme de cloche (avec un étranglement de chaque valve en vue cingulaire). Les valves sont plus hautes que celles de Melosira moniliformis ce qui donne au frustule une allure rappelant la forme d’une gélule. Chaque cellule est souvent plus éloignée des cellules voisines que chez les deux autres Melosira évoquées ici.

Alimentation

Melosia moniliformis est une algue autotrophe*, se nourrissant grâce à la photosynthèse*. Cependant, Melosira moniliformis possède probablement certaines capacités hétérotrophes*, qui lui permettent de se développer dans des zones de très faible éclairement.

Reproduction - Multiplication

Les diatomées* sont des diplontes (cellules diploïdes*), leur cycle de vie est diplophasique, c'est-à-dire qu'il est constitué essentiellement d'une phase diploide*, la diplophase.
La phase haploide* – l’haplophase – est réduite à l'existence des gamètes*.

La reproduction des diatomées peut s’effectuer soit de manière asexuée (multiplication cellulaire végétative), lorsque les conditions de vie sont favorables, soit de manière sexuée.

La multiplication végétative des diatomées est principalement assurée par division cellulaire mitotique, selon un mode très original : après une mitose*, les deux valves* de l’algue se séparent. Chaque cellule fille conserve une valve de la cellule mère et en sécrète une seconde, qui sera nécessairement une hypothèque, donc plus petite que la valve conservée. Chaque cycle mitotique donne donc naissance à deux individus, l’un de taille similaire à la cellule mère, l’autre plus petit. Après chaque mitose*, les cellules filles s'allongent par accroissement de la hauteur du cingulum* pour atteindre leur taille définitive. En conditions favorables, ce type de reproduction peut être très rapide, une division complète prenant moins d’une journée. La taille moyenne d'une population diminue donc avec le temps.

Chez Melosira moniliformis, les deux individus issus d’une reproduction asexuée restent solidaires, retenus par la structure qui reliait initialement les deux valves de la diatomée mère. On voit donc ainsi apparaître des doublets dans les chaînes (voir photo n°2). Dans ce doublet, la cellule la plus grande (celle issue de l’épithèque de l’individu initial) se divise elle-même, ce qui donne naissance à un triplet. Ce mode de reproduction explique l’allure des chaînes de Melosira.

Il existe une taille minimale seuil au-delà de laquelle peut s’engager une phase de reproduction sexuée, qui permettra de restaurer la taille maximale spécifique. La taille minimale seuil varie selon les espèces et est en moyenne de 30 % de la taille de la première cellule ayant engagé un cycle de division mitotique suite à une phase de reproduction sexuée (cellule initiale, voir ci-dessous).

Chez les diatomées centriques, comme Melosira moniliformis, les gamètes mâles sont munis d’un flagelle* (antérieur chez cette espèce) qui leur permet de rejoindre la cellule qui produit les gamètes* femelles (l'oogonium), et dans laquelle ils pénètrent grâce à une ouverture produite dans le frustule* entre les deux valves. La rencontre entre les gamètes de sexe complémentaire est généralement facilitée par la sécrétion de phéromones*. Chez Melosira moniliformis, l’oogonium est placé en bout de chaîne et présente une forme allongée. La fusion des gamètes mâles et femelles donne naissance à une cellule œuf, qui va s'arrondir et devenir une auxospore*. Elle se transforme en cellule initiale, qui restaure la taille maximale spécifique et initie un nouveau cycle mitotique.

Vie associée

Matthew L. Julius a montré que le mulet à grosse tête Mugil cephalus se nourrissait quasi exclusivement (70 à 90% du contenu stomacal) de Melosira moniliformis dans les estuaires hawaïens, les blooms* de cette diatomée* ayant par ailleurs la particularité d’attirer ce poisson.

M.E. Nicotri a conduit des expérimentations très intéressantes sur les côtes américaines du Pacifique (île San Juan dans l’Etat de Washington). En comparant la composition du biofilm* se développant sur un substrat* artificiel laissé librement accessible à quatre espèces de mollusques gastéropodes et la composition du biofilm sur des substrats artificiels protégés des brouteurs par un encagement, il a montré que les mollusques prélevaient spécifiquement 3 espèces de diatomées : Melosira moniliformis, Melosira nummuloides et Fragilaria striatula var. californica. Les autres espèces de diatomées présentes étaient très peu broutées, tout comme les cyanobactéries*, pourtant abondantes. L’analyse des fèces* des mollusques herbivores a pourtant montré que les deux espèces de Melosira étaient peu digestibles (digestion d’un peu moins de 40% des diatomées ingérées, les diatomées non ingérées étant encore viables après passage dans le système digestif des mollusques !).

Les études réalisées par N. Bodeanu sur les côtes roumaines ont montré que Melosira moniliformis se développait abondamment en épiphyte* de Ceramium virgatum.

Divers biologie

Outre le caractère euryhalin* marqué de cette espèce, qui est fréquemment rencontrée en milieu estuarien, Melosira moniliformis présente également un net caractère eurytherme*. Ainsi, des cultures en laboratoires réalisées par Jana Woelfel & al. ont montré une croissance effective à 7° C comme à 24° C. En eau chaude, le rythme de croissance est 3 fois supérieur à celui observé en eau froide. En revanche, l’activité photosynthétique maximale (pic de production d’oxygène) est observée à 7° C.

Les expérimentations de Jana Woelfel ont également montré que Melosira moniliformis présentait un pic de croissance pour un éclairement de 150 μmol photons m^-2 s^-1 . Un éclairement supérieur se traduit par une inhibition de la croissance, ce qui traduit le fait que cette espèce est adaptée aux milieux à forte turbidité (pour donner un ordre de grandeur, l’éclairement au sol à midi à l’équateur est d’environ 2 000 μmol photons m^–2 s^–1).

Les expérimentations conduites par Helmut Hillebrand sur substrat* artificiel ont montré qu' un enrichissement en azote du milieu favorise le développement de Melosira moniliformis, alors que Melosira nummuloides y réagit moins nettement devenant très vite supplantée par d’autres espèces dès que la concentration en azote s'élève. La diversité des espèces phytobenthiques* diminue avec l’enrichissement du milieu. En effet, les espèces opportunistes, les plus tolérantes ou les plus efficace pour assimiler l'azote, se développent considérablement au détriment des espèces plus sensibles ou moins compétitives.

De manière intéressante, Larisa I. Ryabushko a signalé que Melosira moniliformis était présente, parfois de manière abondante, dans les biofilms* à proximité des cheminées volcaniques du volcan Ushishir dans les iles Kouriles. Les populations les plus abondantes sont rencontrées à proximité d’une cheminée chaude, dans des eaux dont la température est comprise entre 20 et 25° C, pour une profondeur comprise entre 3 et 5 m.

Informations complémentaires

Comme la plupart des diatomées*, Melosira moniliformis secrète de nombreux lipides et acides gras. Les lipides peuvent constituer plus de 25 % de la biomasse*. Cette diatomée a fait l’objet d’études en laboratoire afin d’examiner son potentiel pour la fabrication de biocarburant. Les expérimentations conduites par Maria Concepcion Lora Vilchis & al. ont montré que Melosira moniliformis se développait aussi bien dans des flacons agités (pour maintenir les cellules en suspension) que dans des flacons non agités.

Origine des noms

Origine du nom français

Le nom français proposé reprend le nom d’espèce, qui illustre bien la caractéristique visuelle de cette espèce.

Origine du nom scientifique

Melosira : Carl Adolph Agardh (1785-1859) n’a pas précisé l’origine du nom Melosira qu’il a créé en 1824. On peut cependant supposer que ce nom de genre a été créé à partir du préfixe grec ancien [Melos-] = chant, mélodie et du suffixe grec ancien [-seira] = chaîne, série, allusion à la beauté des chaînes formées par ces diatomées.

moniliformis : ce nom d’espèce provient du latin [monile] = collier, chaine et [formis] = en forme de, et signifie donc littéralement en forme de collier de perles. L’adjectif moniliforme est utilisé en biologie pour désigner des structures ou des espèces présentant des étranglements ou des renflements régulièrement répartis.

Classification

Numéro d'entrée WoRMS : 418547