microalgues et cyanobacteries lacustres présentation ...· présentation, dynamique des...

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Prsentation, dynamique des populations, toxicit, un cas particulier sur le Bourget

Stphan JACQUET

18 mars 2003

CARRTEL

Centre Alpin de Recherche sur lesRseaux Trophiques des Ecosystmes Limniques

Task Group on Aquatic Microbial Food Webs

UMR CARRTEL - Station dHydrobiologie LacustreEquipe de Microbiologie Aquatique

MICROALGUES ET CYANOBACTERIES LACUSTRES

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Un chantillon prlev dans le lacUn chantillon prlev dans le lac

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LeLe phytoplancton est compos dphytoplancton est compos d algues trs algues trs petites incapables de lutter contre le courant.petites incapables de lutter contre le courant.Nanmoins, certaines dentre elles peuvent Nanmoins, certaines dentre elles peuvent nager (flagelles)nager (flagelles)

LeLe point commun tous les organismes point commun tous les organismes phytoplanctoniques est leur fonction phytoplanctoniques est leur fonction photosynthtique qui est rendue possible photosynthtique qui est rendue possible grce la chlorophylle (molcule photogrce la chlorophylle (molcule photo--rceptrice)rceptrice)

Le phytoplanctonLe phytoplanctondu grec du grec phytophyto: plante et plancton: qui flotte: plante et plancton: qui flotte

LeLe phytoplancton utilise phytoplancton utilise -- la lumire,la lumire,-- le gaz carbonique le gaz carbonique -- et les composs minraux solubles pour et les composs minraux solubles pour se nourrir, crotre (fabriquer de la matire se nourrir, crotre (fabriquer de la matire organique) et librer de loxygneorganique) et librer de loxygne

CO2 + H20 + nutriments CH20 + O2

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Phytoplancton

Poissonsicthyophages(ex: brochet)

Poissonsplanctonophages(ex: perche)

Zooplancton(ex: daphnies)

Homme

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On distingue au sein du phytoplancton On distingue au sein du phytoplancton les microalgues et les cyanobactriesles microalgues et les cyanobactries

Les microalgues regroupent lensemble des eucaryotesLes cyanobactries sont des bactries photosynthtiques

Quelques caractristiques- Organismes unicellulaires, filamenteux ou coloniaux- Taille de 1 400 m- Distribution ubiquiste (ocans, mers, lacs, rivires, sols, murs, troncs darbres, plantes, entre les poils des ours polaires!)

- > 14 000 espces recenses dans les eaux douces- Existence depuis plus de 2,5 milliards dannes (les cyanobactries sont responsables de la production doxygne atmosphrique et de la formation de la couche dozone)

- Reproduction asexue ou multiplication le plus souvent- Nourriture pour animaux microscopiques (zooplancton)- Utilisation humaine (base alimentaire, colorants, cosmtiques)- Potentiellement nuisibles (prolifrations anoxie, toxines)

Les grands groupes du Les grands groupes du phytoplanctonphytoplancton

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En faisant appel deux critres:- la chimie des pigments et - la rserve cellulaire,il est relativement facile de classer les algues en plusieurs groupes.

Les grands groupes du Les grands groupes du phytoplanctonphytoplanctonLes chlorophyces

Les diatomes

Les dinophyces

Les chrysophyces

Les euglnophyces

Les cyanobactries

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Microalgues (eucaryotes)

(procaryotes)

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Les diatomesLes diatomes

Les Diatomes se prsentent comme une boite(de camembert) avec donc deux valves quisembotent lune dans lautre. Ce sont des alguessiliceuses qui ne contiennent pas damidon maisun polysaccharide comme sucre de rserve.

Les diatomesLes diatomes

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Les dinoflagellsLes dinoflagells

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Les Dinoflagells se prsentent comme un casque darmure constitu par plusieurs plaques.Deux sillons logent chacun un flagelle. Les pigments carotnodes leur confrent leur couleur brune-orange. Pas damidon.

Les dinoflagellsLes dinoflagells

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Les chlorophycesLes chlorophyces

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Les Chlorophyces sont des algues de couleur verte car trs riches en chlorophylle a et b,leurs principauxpigments localissdans les plastes. Dansces plastes, on trouvede lamidon, sucrede rserve.

Les chlorophycesLes chlorophyces

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Les chrysophycesLes chrysophyces

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Les Chrysophycesssont des algues libresou coloniales le plussouvent flagelles (uncourt et un long). Les plastes jaune-or de cesorganismes sont loriginede leur dnomination. Pasdamidon.

Les Les euglnophyceseuglnophyces

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Les Euglnophycessont des algues unicellulairesle plus souvent mobiles grce leurs flagelles. Trsproches des Chlorophyces,elles en diffrent par la naturedes rserves quelles produisent (duparamylon).Il existe aussides formes non chlorophylliennes.

Les cyanobactriesLes cyanobactries

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Les Cyanobactries aussi appeles algues bleues ou algues vert-bleuessont des organismes intermdiaires entre bactries et microalgues:

- bactries car leurs cellules sont dpourvues de vrai noyau

- algues car elles contiennent des pigments photosynthtiques,typiquement la chlorophylle, la phycorythrine, la phycocyanine.

Elles ont aussi des formes trs varies:- unicellulaires- coloniales- filamenteuses

Les cyanobactriesLes cyanobactries

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Ces algues ne possdent ni noyau vritable (ce sont des procaryotes) ni chromatophore. La chlorophylle et les pigments qui l'accompagnent souvent, en modifient la couleur. Ils ne sont pas ports par des plastes mais sont diffus, disperss dans le cytoplasme qui prend alors une couleur homogne. Cette couleur des Cyanophytes est trs variable, gnralement bleu-vert, parfois vert-noirtre ou bruntre, rouge, bleu ou mme violet. Ces variations sont dues des mlanges divers de chlorophylle verte, de phycorythrine rouge et de phycocyanine bleue. Les rserves sont constitues par un polysaccharide voisin du glycogne et qui prend une teinte acajou avec la solution iodo-iodure

Les cyanobactriesLes cyanobactries

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Microcystis Anabaena Anabaena Gomphosphaeria

Aphanizomenon Merismopedia Microcystis Planktothrix

Prolifration de cyanobactriesProlifration de cyanobactries

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Les toxines de cyanobactries (Les toxines de cyanobactries (cyanotoxinescyanotoxines))

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Depuis lAn 1000 (Chine), intoxications de soldats (Chorus et Bartram, 1999)

Australie, mort danimaux (Francis, 1878)

Tous les habitats (aquatiques dulaquicole, saumtre, marin, terrestres)

Tous les continents

Les toxines de cyanobactries (Les toxines de cyanobactries (cyanotoxinescyanotoxines))

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Fortes proportions defflorescences toxiques (une sp. au moins) :

44 % en Finlande (Sivonen, 1990)48 % Norvge (Willen et Mattsson, 1997)53 % Sude (Willen et Mattsson, 1997)60 80 % au Danemark (Henriksen et Moestrup, 1997)72 % en Allemagne (Fastner et al., 1999)

Tous les ordres de CyanobactriesChroococcales (3 genres)Oscillatoriales (6 genres)Nostocales (8 genres)Stigonmatales (2 genres)

la plupart des cyanobactries communes formant des efflorescences sont potentiellement toxiques

Les toxines de cyanobactries (Les toxines de cyanobactries (cyanotoxinescyanotoxines))

Genres toxiques(Chorus et Bartram, 1999)

Une mme espce peut synthtiser plusieurs (types de)toxines,et pls toxinessimultanment(ex.: A. flos-aquae)

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Les toxines de cyanobactries (Les toxines de cyanobactries (cyanotoxinescyanotoxines))

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! microcystines ! nodularines ! cylindrospermopsine! PSPs ! anatoxine-a ! anatoxine-a(S) ! homoanatoxine

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(Antarctique)

(Hawai)

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(source : thse M. Gugger)

Impacts des cyanobactries

# Ecologique:

- Perturbations du fonctionnement des cosystmes- Ombrage- Chanes trophiques

- Anoxie la fin du bloom

# Sanitaires

- Mortalit et morbidit chez les (in)vertbrs aquatiques et terrestres

- Contamination humaine

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Empoisennement humain par les cyanotoxines

# Effets court terme- Maladies gastro-intestinales et hpatiques- Mort de patients dialyss au Brsil

# Effets chroniques- Carcinomes hpatiques

Principales routes dexposition- Orale: eaux de boisson, produits contamins- Orale et dermatho: eaux de baignade- Hmodialyse

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Le contrle environnemental est peu connu

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Signifiance biologique, rle fonctionnel des toxines :

- Assimilation et incorporation des nutriments pour la croissance- Associations bnfiques avec dautres microbes- Rle protecteur vis--vis du zooplancton, bactries, virus, champignons- Pool de rserves de mtabolites

La dynamique des populations ou lcologie du phytoplanctonLa dynamique des populations ou lcologie du phytoplancton

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Quels sont les facteurs environnementaux et les processus favorisant ou non la croissance des populations phytoplanctoniques ?

Lumire

Temprature

Turbulence

Advection

Sdimentation

Nutriments

Salinit

Polluants

Toxines

Nourriture

Prdation

Comptition

Lyse virale

physiques chimiques biologiques-----------------------------Facteurs--------------------------

Temps

Effe

ctif

des

popu

latio

n s

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La dynamique des populationsLa dynamique des populations

Proprits individuelles des organismes populations

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La dynamique des populations