Phycocyanine

La phycocyanine est un pigment bleu présent chez les cyanobactéries. Il s’agit d’un pigment accessoire à la chlorophylle qui permet l’absorption d’un plus large spectre lumineux pour effectuer la photosynthèse. Des études comparatives ont montré une bonne corrélation entre la mesure de la concentration de phycocyanine et le dénombrement des cyanobactéries par microscopie (Ellis, 2008). Brient et al. (2008) ont calculé un coefficient de détermination (R2) de 0,73 entre la concentration de phycocyanine et un compte cellulaire. La concentration de phycocyanine, qui peut être mesurée par fluorimétrie, permet donc d’évaluer indirectement

l’abondance des cyanobactéries. Rappelons que la phycocyanine et la fluorimétrie sont traités en détails dans le Chapitre 1 du présent mémoire.

Selon Brient et al. (2004), les quantités les plus élevées (ex : écume) de cyanobactéries sont associées aux plus fortes concentrations en microcystines, alors que les quantités moyennes peuvent être associées ou non à la présence des microcystines et que les faibles quantités sont rarement liées à la présence de microcystines.

La relation entre ces deux paramètres est complexe et une multitude de facteurs, notamment les mécanismes induisant la production de microcystines, les facteurs de dégradation cellulaire et les vecteurs de migration des toxines, pourraient expliquer en partie la complexité de cette relation.

9.1.2

Chlorophylle a

La chlorophylle a est un pigment photosynthétique présent dans le phytoplancton en général. Elle est un des trois paramètres mesurés pour la détermination du niveau trophique d’un lac. Si on considère que les milieux eutrophes sont généralement plus enclins à accueillir des cyanobactéries, la mesure de la chlorophylle a s’avère un paramètre intéressant dans une étude portant sur la détection des cyanobactéries (Ellis, 2008). Selon Brient et al. (2004), la forte présence de cyanobactéries entraîne une forte concentration de chlorophylle a. Cependant, comme la chlorophylle a n’est pas spécifique aux cyanobactéries comme l’est la phycocyanine, par exemple, elle ne saurait être un bon indicateur permettant de prédire la concentration de cyanobactéries ou des microcystines qu’elles produisent.

9.1.3

Phosphore

Le phosphore constitue l’élément limitant la prolifération des producteurs primaires, comme les cyanobactéries, dans la plupart des milieux aquatiques (Chevalier et al., 2001 ; MDDEP, 2000). Il est donc possible d’établir un lien entre la prolifération des cyanobactéries et la concentration du phosphore dans un plan d’eau. La mesure du phosphore total (soluble et particulaire) permet d’identifier les cours d’eau à risque de développer une communauté de phytoplancton dominée par les cyanobactéries. Le seuil connu où le risque de dominance par les cyanobactéries devient important est atteint lorsque le phosphore total est de 30 μg/L

(Downing et al., 2001, Ellis, 2008). Selon le MDDEP (2000), il s’agit également du seuil où le phosphore présente un risque pour l’eutrophisation d’un plan d’eau.

Notons que les cyanobactéries ont la capacité d’emmagasiner une grande quantité de phosphore qu’elles peuvent utiliser ultérieurement pour leur reproduction. Les cyanobactéries sont ainsi capables de se diviser durant une période plus ou moins longue de faible concentration en phosphore grâce à leur capacité de stockage. Donc, une forte abondance des cyanobactéries n’est pas nécessairement associée à une forte concentration en phosphore (Blais, 2002 ; Lavoie et al., 2007). Selon plusieurs auteurs (Levine et Schindler, 1999 ; Blais, 2002 ; Chevalier et al., 2001 ; MDDEP, 2000), la réduction des apports en phosphore constitue un moyen de lutte efficace contre la prolifération excessive des cyanobactéries.

9.1.4

Azote

Plusieurs espèces de cyanobactéries ont la capacité de fixer l’azote atmosphérique à l’aide de structures appelées hétérocystes souvent présents chez les espèces filamenteuses comme les genres Anabaena, Aphanizomenon et Nostoc. Cette capacité constitue un avantage évolutif des cyanobactéries sur le reste de la communauté phytoplanctonique dans un environnement où la quantité d’azote est limitant (Mur et al., 1999). Selon Levine et Schindler (1999), les genres sans hétérocystes comme les Microcystis seraient favorisés par un ratio N : P élevé alors que ce ratio n’aurait aucun impact significatif sur les genres qui possèdent des hétérocystes. Cependant, plusieurs études se contredisent quant à l’importance de ce ratio sur l’abondance des cyanobactéries (Lavoie et al., 2007).

Il faut voir, en ce qui a trait à la production de toxines, que le rôle des nutriments, azote et phosphore, n’est pas très clair. En général, les études soutiennent que la quantité d’azote joue un rôle déterminant dans la quantité de microcystines produites. Lorsque l’azote est limitant, une faible augmentation de sa concentration entraîne une augmentation de quatre ordres de grandeur de la concentration en microcystines (Downing et al., 2005 p40 dans Lavoie). D’autres études proposent que l’augmentation de la quantité d’azote, si on la compare à une augmentation de la quantité de phosphore, aurait un impact plus important chez les espèces toxiques de cyanobactéries (Lavoie et al., 2007). Selon Oh (2000), le taux de production de microcystines serait déterminé principalement par le taux de croissance des cellules, lui-même

9.1.5

Transparence de l’eau

La transparence de l’eau est le reflet de l’abondance des producteurs primaires ou de la biomasse algale ainsi que de la quantité de matières inorganiques contenues dans l’eau. Elle constitue d’ailleurs un des trois indices permettant de déterminer l’état trophique d’un lac. Les fleurs d’eau de cyanobactéries sont associées généralement à des milieux eutrophes dont la transparence est faible (Brient et al., 2004).

Mais encore, les cyanobactéries seraient favorisées lorsque la transparence de l’eau est plus faible grâce aux pigments qu’elles possèdent. En effet, les cyanobactéries, en plus d’avoir de la chlorophylle pour effectuer la photosynthèse, possèdent de la phycocyanine. Ce pigment bleu leur permet de capter un spectre lumineux plus large lorsque la transparence de l’eau est faible et que plusieurs longueurs d’ondes ne peuvent pénétrer loin dans la colonne d’eau (Lavoie et al., 2007 ; MDDEP, 2000).

9.1.6

Température de l’eau

Le taux de croissance maximal de la plupart des cyanobactéries est atteint lorsque la température de l’eau s’élève à plus de 25°C avec un optimum entre 25 et 35°C. Cet optimum de croissance se situe à une température nettement supérieure à celle des algues vertes ou des diatomées (Lavoie et al., 2007). La prolifération des cyanobactéries serait donc favorisée lorsque la température de l’eau est élevée.

On a remarqué cependant la présence de fleurs d’eau tôt le printemps alors que la température des plans d’eau est très basse. Aurait même été signalée la présence de fleurs d’eau sous un couvert de glace (Lavoie et al., 2007). Des températures de l’eau basse ne garantissent donc pas l’absence de cyanobactéries.