Cyanobactéries - Pourquoi sont-elles toxiques ?

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Les cyanobactéries, aussi appelées « algues bleues », sont des organismes procaryotes photosynthétiques (phytoplancton) qui peuvent proliférer de façon parfois spectaculaire en colorant les eaux de surface. On parle d’efflorescences nuisibles (Harmful Algal Blooms) lorsque les cyanobactéries « asphyxient » le milieu (eutrophisation) et/ou libèrent des substances altérant l’odeur et le goût de l’eau ou bien qui sont toxiques pour la flore et la faune sauvage, le bétail, les animaux domestiques et les êtres humains (cyanotoxines).

A la base du réseau trophique car photosynthétiques, fixatrices d’azote ou impliquées dans des symbioses pour certaines espèces, les cyanobactéries sont un maillon essentiel dans le fonctionnement de l’écosystème aquatique. Phylogénétiquement, 2700 espèces appartenant à 390 genres ont été identifiées à ce jour, avec un panel de plus de 2000 métabolites secondaires bioactifs pouvant être produits.

Lors de proliférations, 50 à 90% des cyanobactéries constituant des efflorescences peuvent produire des composés toxiques avec des effets variables allant d’irritations de la peau et des muqueuses, des réactions allergiques, de l’asthme, des troubles intestinaux tels que des diarrhées, des vomissements, des douleurs musculaires et articulaires, ou des atteintes plus graves au niveau hépatique et des troubles du système nerveux. Sont rapportés le plus souvent des empoisonnements allant jusqu’à la mort chez le bétail ou les chiens s’étant abreuvés à un point d’eau contaminé, tandis que les cas chez l’homme sont souvent minimisés car moins spectaculaires et/ou par manque de preuves scientifiques liant les effets sur la santé à l’exposition à des cyanobactéries. Pourtant certaines toxines de cyanobactéries sont des poisons très puissants auxquels une exposition répétée, en particulier chez les enfants ou des personnes avec des déficiences respiratoires, hépatiques ou rénales, entre autres, constitue une menace sérieuse.

Le tableau ci-dessous présente les principales toxines classées selon leur toxicité biologique.

Type de toxinesToxinesCyanobactéries (genres les plus communs produisant la toxine)Effets
HépatotoxinesMicrocystinesMicrocystis, Anabaena, Anabaenopsis, Aphanizomenon, Planktothrix, Oscillatoria, Phormidium

Diarrhées, vomissements; Inflammation et hémorragie du foie, Pneumonie; Dermatite

NodularinesNodularia, Nostoc

Cytotoxines

Cylindrospermopsine

Cylindrospermopsis, Anabaena, Aphanizomenon, Raphidiopsis, Oscillatoria, Lyngbya, Umezakia

 

Gastroentérites; Inflammation et hémorragie du foie; Pneumonie; Dermatite

Neurotoxines

Anatoxines

Anabaena, Aphanizomenon, Planktothrix, Cylindrospermopsis, Oscillatoria

Crampes musculaires, brûlures, engourdissement, somnolence, salivation, paralysie respiratoire

Saxitoxines

Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Lyngbya, Planktothrix, Raphidiopsis

Crampes musculaires, brûlures, céphalées, vertiges, engourdis-sement, somnolence, hyper-salivation, paralysie respiratoire

BMAA

Nostoc, Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Nodularia

Pas de signes cliniques spécifiques, syndrome de Guam, atteintes sévères du système neuromusculaire

Dermatotoxines

Lipopolysaccharides

Synechococcus, Microcystis, Anacystis, Oscillatoria, Schizothrix, Anabaena

Irritations peau, yeux; Céphalées, fièvre; Allergies, asthme

Lyngbyatoxines

Lyngbya

Irritations peau, yeux; Troubles respiratoires

Aplysiatoxine

Lyngbya, Schizothrix, Oscillatoria

Irritation peau, asthme

 

Les proliférations de cyanobactéries sont devenues particulièrement récurrentes ces dernières décennies, en raison du changement climatique (eaux périodiquement plus chaudes), et des activités humaines favorisant une croissance plus rapide de ces microorganismes (ex. rejets azotés ou phosphatés, diminution de la biodiversité).

Certaines toxines peuvent être produites par différentes espèces de cyanobactéries tandis que d’autres sont apparemment associées à une seule espèce. Différentes souches d’un même genre ou espèce peuvent aussi avoir une activité toxinogène plus ou moins forte selon leur localisation géographique et l’influence de facteurs environnementaux saisonniers ou même circadiens comme la stratification des eaux ou l’effet du vent.

Enfin, il est important de noter qu’il existe des toxines qui sont à proprement parlé excrétées hors des cellules (soit libérées dans l’eau, soit qui restent liées à la surface des cellules) mais que la plupart des toxines produites par les cyanobactéries sont en fait des endotoxines qui ne sont libérées que lorsque les cellules meurent et éclatent, donc lorsque les efflorescences déclinent.

Devant cette variabilité, les autorités responsables de la qualité de l’eau et des risques sanitaires de nombreux pays ont développé des programmes ambitieux pour améliorer les méthodes de détection et fixé des seuils de tolérance. Malgré ces avancées, il reste encore impératif de mettre à disposition des outils de veille plus performants afin d’anticiper le risque, les méthodes actuelles étant bien souvent peu ou pas prédictives. Pour les zones récréatives accueillant du public durant la saison estivale en particulier, sécuriser les activités liées à la baignade, à la pêche, aux loisirs nautiques, et apporter de la transparence à la population représentent un enjeu économique majeur. La mise à disposition d’outils scientifiques rigoureux d’aide à la décision est essentielle à la réalisation de cet objectif.

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