Chaque année, l’Agence régionale de santé Bretagne surveille la présence de cyanobactéries, et des toxines que certaines espèces peuvent produire, dans des sites de baignade en eau douce. Pour la période estivale 2023, des cyanobactéries potentiellement toxinogènes ont été ponctuellement détectées dans 10 sites, sur les 24 surveillés. Pour 7 d’entre eux, la concentration d’au moins une toxine a ponctuellement dépassé la valeur guide, au-delà de laquelle les risques sanitaires imposent une interdiction temporaire de baignade et une restriction des activités nautiques.
Eaux, terres, mers : elles sont partout depuis trois milliards d’années
Vivant « d’air et d’eau fraîche », les cyanobactéries sont des êtres exceptionnels. Grâce à leurs capacités à réaliser la photosynthèse et capter l’azote atmosphérique, ces bactéries ancestrales sont capables de coloniser les milieux aquatiques d’eau douce et marins, mais aussi terrestres (sable, roches). Si on les retrouve un peu partout sur notre planète, c’est notamment parce qu’elles y sont apparues il y a à peu près trois milliards d’années, alors que les conditions de vie étaient plutôt inhospitalières. Elles ont réussi à sortir de l’eau pour s’implanter sur Terre, favorisant ainsi l’apparition de l’oxygène terrestre, et le développement de la vie telle qu’on la connaît aujourd’hui.
Une prolifération favorisée par l’eutrophisation
Celles que l’on nommait avant « algues bleues » (bien qu’elles ne soient pas des algues), sont donc partout autour de nous… Et peuvent proliférer très rapidement si leurs conditions de vie sont optimales. Dans les milieux d’eau douce, une eau stagnante et riche en nutriments constitue le « terreau » parfait à leur développement… et à l’apparition d’efflorescence (ou bloom).
Le bloom phytoplanctonique ou efflorescence phytopanctonique est un processus de concentration rapide des cellules phytoplanctoniques dans une masse d’eau. (Source : Géoconfluence)
Entre mai et octobre, grâce à l’excès d’azote et de phosphore, combiné à l’ensoleillement et aux températures estivales, les cyanobactéries peuvent se multiplier massivement sur quelques jours à peine, et atteindre plusieurs millions de cellules par millilitre d’eau. Le phénomène d’efflorescence se reconnaît à la couleur vert intense que peut prendre l’eau, à la présence de fleurs d’eau, de traînées colorées ou encore d’écumes mousseuses à la surface de l’eau. Ces phénomènes durent de quelques jours à plusieurs semaines, et sont une des manifestations typiques de l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques.
Lire aux éditions Quae "Eutrophisation. Manifestations, causes, conséquences et prédictibilité".
Question à Frédéric Pitois, limnologue :
Quel est l’impact du changement climatique sur le développement des cyanobactéries ?
« A priori, le changement climatique va avoir un effet sur la fréquence des années sèches, ce qui est favorable au développement des cyanobactéries. On peut donc dire que sur le long terme, il y aurait un impact du changement climatique qui va vers une augmentation des problèmes. Mais de là à dire qu’il y a un effet direct sur le développement des cyanobactéries, en Bretagne, c’est difficile à dire en raison du climat océanique, qui reste très variable y compris en été.
On remarque une évolution dans la diversité des espèces, mais beaucoup plus lentement que ce que l’on pensait. Les cyanobactéries qu’on va rencontrer, ce sont un peu toujours les mêmes depuis 20 ans. On retrouve de temps en temps quelques espèces allochtones, mais on n’a pas d’exemple d’implantations comme en Allemagne ou Pologne, dans les années 1990. Là-bas, leurs cyanobactéries autochtones ont été remplacées par des espèces tropicales, et donc leurs toxines autochtones ont été remplacées par de nouvelles toxines : ils sont passés du problème microcystine au problème cylindrospermopsine.
Dans la région de Nantes par exemple, on observe les Cylindrospermopsis (cyanobactéries qui produisent la cylindrospermopsine) tous les ans, depuis 20 ans, mais sur moins d’1% de la biomasse de cyanobactéries. En Bretagne, on en a trouvé une fois à proximité de Rennes en 2019. Donc, les espèces tropicales n’arrivent pas encore à s’implanter facilement chez nous, car apparemment on a des espèces autochtones qui s’adaptent à la vitesse du changement climatique. Et je suis le premier surpris de voir les mêmes cyanobactéries depuis 20 ans. »
Des espèces toxinogènes
Les proliférations de cyanobactéries peuvent altérer le fonctionnement de l’écosystème aquatique, par désoxygénation de l’eau, et s’accompagnent d’un risque de santé pour l’humain et les animaux qui consomment ou sont en contact avec l’eau. Certaines espèces de cyanobactéries produisent en effet des toxines, qui sont libérées pour la plupart dans le milieu aquatique lors de la mort cellulaire. Ces espèces sont dites « toxinogènes ».
Question à Frédéric Pitois, limnologue :
Pourquoi les cyanobactéries produisent-elles des toxines ?
« Les cyanobactéries produisent des toxines depuis qu’elles existent. Quand on fait la généalogie des gènes impliqués dans la production des toxines, ils sont présents depuis que les cyanobactéries sont là, soit trois milliards d’années. Donc ce sont à priori des molécules qui n’ont pas pour fonction première de les protéger des prédateurs, car les relations de prédation sont apparues il y a environ 500 millions d’années. Mais il peut y avoir des rôles secondaires, c’est-à-dire que si cette molécule a un effet protecteur pour la cellule, elle va être maintenue durant l’évolution.
Les toxines, ce sont de vrais couteaux suisses pour les cyanobactéries. Des molécules comme les microcystines par exemple, sont tellement utiles à la survie de la cellule qu’il paraît impensable que les cyanobactéries puissent s’en passer. Cette molécule va permettre à la cyanobactérie de gérer les aléas de l’environnement.
Parce qu’il faut savoir qu’une cyanobactérie, c’est une plante verte d’appartement. C’est comme un “bête” ficus déraciné de son milieu d’origine, qui, quand il se retrouve dans un endroit qui lui plaît, n’aime pas qu’on le déplace, qu’on lui change ses courants d’air, sa température, son éclairage. Une cyanobactérie, c’est une paire de pantoufles au pied du feu. Et donc, par exemple, quand il y a trop de lumière, la microcystine va permettre aux cyanobactéries de se maintenir en colonies, les unes contre les autres, et de protéger les cellules au milieu. Elle va également permettre de protéger les cellules des ultraviolets solaires, des radicaux libres, des métaux lourds… »
Au vu des risques sanitaires, les sites de baignade en eau douce bénéficient d’une surveillance complémentaire au suivi bactériologique, qui se focalise spécifiquement sur les genres de cyanobactéries potentiellement toxinogènes.
Quatre grands types de toxines sont particulièrement suivies par l’ARS : les microcystines, les saxitoxines, la cylindrospermopsine et l’anatoxine.
Les symptômes observés sur l’humain dépendent des concentrations de toxines et des conditions d’expositions (baignade, activité nautique, etc.). Ils sont le plus souvent de type gastro-entérite, des états fébriles et des irritations cutanées. Des troubles neurologiques et hépatiques peuvent également être observés.
Crédit photo : NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory | Amas de cyanobactéries de type microcystis.
Un protocole sanitaire amélioré
En 2021, le protocole de surveillance sanitaire a été modifié. C’est désormais le biovolume des genres de cyanobactéries potentiellement toxinogènes qui est pris en compte pour enclencher la recherche de toxines. L’ancien protocole se basait sur un comptage cellulaire de toutes les espèces de cyanobactéries, sans différencier celles qui pouvaient synthétiser des toxines des autres.
Le biovolume a l’avantage d’être un indicateur de biomasse des cyanobactéries, ce qui permet de faire plus facilement le lien avec le risque de développement de toxines.
Question à Frédéric Pitois, limnologue :
Pourquoi s'intéresser à la biomasse des cyanobactéries toxinogènes pour évaluer le risque sanitaire ?
« Si l’on se base sur une densité cellulaire pour évaluer le risque de production de toxines, ça peut donner tout et n’importe quoi. En Bretagne, la relation est inversement proportionnelle, ce qui veut dire que plus vous avez de cellules cyanobactéries, moins vous avez de toxines. Par contre, la quantité de toxines est directement croissante avec la biomasse, c’est-à-dire que plus la biomasse va augmenter, plus la concentration en toxine va augmenter.
Se baser sur un dénombrement cellulaire, c’est comme dire qu’on a plus de risques d’être piétiné par mille souris que par un éléphant, car les souris sont plus nombreuses. Donc on a pris ce paramètre de biomasse, au lieu du nombre de cellules, pour évaluer le risque de toxicité. Car les cyanobactéries varient énormément de taille : entre les plus petites et les plus grandes espèces, on a un écart de biomasse qui varie d’un facteur entre 50 et 100. »
Résultats des suivis 2023
En 2023, 10 sites, sur les 24 suivis par l’Agence régionale de santé Bretagne, ont connu des proliférations de cyanobactéries dépassant le seuil sanitaire de référence fixé à un biovolume de 1 mm3/l, à partir duquel une recherche de toxines est déclenchée. Pour 7 de ces sites, les analyses ont révélé ponctuellement la présence de toxines, entraînant plusieurs jours de fermeture (de 4 à 73 selon les sites). Les résultats détaillés du suivi sanitaire des cyanobactéries pour chaque zone de baignade en eau douce bretonnes sont disponibles depuis 2020. Ces rapports mettent à disposition de tous les informations sur l'évolution des dénombrements de cellules de cyanobactéries et la présence éventuelle de toxines, site par site.
- Aller plus loin avec des données spatiales et détaillées
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- Voir le tableau de bord : résultats de dénombrement cellulaire de cyanobactéries et de recherche de toxines en Bretagne1 pour chacune des zones de baignade en eau douce surveillée par l'agence régionale de la Santé en Bretagne.
- Dans la cartothèque : historique des cartes du suivi sanitaire des cyanobactéries dans les zones de baignade en eau douce en Bretagne depuis 2004.
Que retenir ?
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L’excès d’azote et de phosphore, combiné à l’ensoleillement et aux températures estivales, permettent aux cyanobactéries de se multiplier massivement dans l’eau.
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Le changement climatique avec une augmentation de la fréquence des années sèches, favorise le développement des cyanobactéries.
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En Bretagne, les espèces autochtones s’adaptent à la vitesse du changement climatique.
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Les proliférations de cyanobactéries peuvent altérer le fonctionnement de l’écosystème aquatique, par désoxygénation de l’eau.
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Certaines espèces de cyanobactéries produisent des toxines, qui sont libérées pour la plupart dans le milieu aquatique lors de la mort cellulaire entrainant un risque de santé pour l’humain et les animaux qui consomment ou sont en contact avec l’eau.
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Au vu des risques sanitaires, les sites de baignade en eau douce bénéficient d’une surveillance par l’Agence régionale de santé.
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Les symptômes observés sur l’humain sont le plus souvent de type gastro-entérite, des états fébriles et des irritations cutanées ; des troubles neurologiques et hépatiques peuvent également être observés.
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En 2023, 10 sites, sur les 24 ont connu des proliférations de cyanobactéries dépassant le seuil sanitaire. Pour 7 de ces sites, les analyses ont révélé ponctuellement la présence de toxines, entraînant plusieurs jours de fermeture.
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