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CYANOSAFE : Étude des risques liés aux efflorescences de cyanobactéries potentiellement toxiques

Avec l'arrivée des beaux jours et des fortes chaleurs, il est de plus en plus fréquent d'observer des étendues d'eau se colorer de vert.

Publié le 16 septembre 2021

illustration CYANOSAFE : Étude des risques liés aux efflorescences de cyanobactéries potentiellement toxiques
© Christophe Laplace -Treyture

Ce phénomène est dû à la prolifération, ou blooms, de cyanobactéries dans l’eau. Autrefois appelées « algues bleues », ces micro-organismes sont très compétiteurs en milieu d'eau douce et peuvent produire des toxines dangereuses pour l'environnement et pour les usagers des espaces aquatiques, amateurs de baignade et professionnels œuvrant sur les cours d’eau. Nécessitant peu de ressources pour se développer, les cyanobactéries se multiplient aisément durant l’été et l’automne, grâce à l'augmentation de la température de l'eau, la réduction des vitesses d’écoulement et les apports accrus en nutriments. Mesurer, anticiper et maîtriser les risques liés à la prolifération des cyanobactéries est la mission du projet CYANOSAFE. En développant des outils innovants, les partenaires du projet permettent aux gestionnaires de ces espaces à risques de détecter plus rapidement la présence de cyanobactéries, et ainsi de protéger les usagers des dangereux effets des toxines.

            Un site sensible au cœur d'enjeux majeurs

            Depuis plusieurs années, le bassin versant du Boudigau (40), de son amont au niveau du Marais d'Orx jusqu'à son exutoire au port de Capbreton et au chenal du Boucarot, subit d’importantes proliférations de cyanobactéries, du fait de son passé agricole et de son usage actuel. Or, l’activité économique des sites situés en aval repose essentiellement sur les activités nautiques durant l'été, qui sont fortement impactées par la gestion de l’ensemble du bassin versant. Activités professionnelles (entretien du cours d’eau, gestion des plantes aquatiques proliférantes,…) et touristiques (paddle, promenade d’animaux domestiques,…) mais aussi  ostréiculture et baignade sur le lac d'Hossegor sont mis en péril par l’abondance des cyanobactéries. L’urgence sanitaire et environnementale est de protéger les usagers de ces espaces.

            Toute l’année, l'utilisation d'un système de pompage pour réguler les niveaux d'eau des bassins du marais d’Orx est nécessaire à la préservation des habitats protégés (avifaune) et au maintien de la sécurité du site. Cependant, cette régulation artificielle entraîne des rejets de cyanobactéries concentrées dans le Marais d'Orx vers les sites en aval. Parmi elles, le genre Planktothrix, très fréquent et souvent dominant, potentiellement toxique. Observer et mesurer l'évolution des concentrations en cyanobactéries permettrait de mieux comprendre les conséquences sanitaires, écologiques et économiques de ces apports en eaux chargés en cyanobactéries.

            Un partenariat fructueux pour la sécurité des usagers

            L'évaluation réglementaire du risque sanitaire repose aujourd'hui sur une méthode trop peu adaptée à l'urgence générée par la prolifération de cyanobactéries. Cette méthode repose sur des observations microscopiques, des genres de cyanobactéries prélevées, effectuées en laboratoire par des personnes qualifiées. Outre son coût important et les compétences nécessaires à sa bonne réalisation, cette méthode ne permet d'obtenir des résultats qu'après plus de 24 heures. Ce délai, considérable lorsqu’on considère les effets néfastes de l'exposition aux cyanobactéries toxiques, n'est pas adapté aux besoins des gestionnaires.        

 

            Afin de faire face aux dangers engendrés par ces micro-organismes, un partenariat public-privé à vu le jour en 2019, le projet CYANOSAFE, associant les chercheurs de l'équipe ECOVEA d'INRAE Nouvelle-Aquitaine, le Syndicat Mixte des Rivières Côte Sud (SMRCS) et la start-up Microbia Environnement. Financée par le LabEX COTE, cette étroite collaboration a permis de mettre en œuvre deux technologies pour la surveillance des cyanobactéries sur le terrain : des biocapteurs génétiques et une sonde de mesure de terrain (voir illustration 1). Les biocapteurs génétiques sont basés sur la reconnaissance de fractions d’ARN spécifiques à certaines cyanobactéries. La sonde, appelée AlgaeTorch, estime par fluorimétrie sur le terrain la quantité de cyanobactéries présentes.

 

            L’utilisation couplée de ces technologies innovantes permettra de répondre efficacement, par une surveillance accrue, aux risques liées aux cyanobactéries dans les plans d'eau et cours d'eau des Landes. La mise à disposition de ces outils améliorera également la réactivité des gestionnaires en réduisant le nombre d’analyses microscopiques, procédures longues et très coûteuses. Un protocole adapté de suivi et d'alerte des risques liés aux cyanobactéries est pour cela nécessaire.

 

Mesures réalisées sur le site d’étude du cours d’eau du Boudigau en 2019-2020 et principaux résultats obtenus sur les trois stations principales
Illustration 1 : Mesures réalisées sur le site d’étude du cours d’eau du Boudigau en 2019-2020 et principaux résultats obtenus sur les trois stations principales - Crédit réalisation P. Camoin

 

            Réagir vite. Réagir bien.

            D’abord, des biocapteurs génétiques qui se basent sur la reconnaissance de l'ARN messager de certains genres de cyanobactéries trouvées dans les prélèvements (Photo 1). Trois biocapteurs sont en cours de développement pour cibler des genres particulièrement proliférants et toxiques de cyanobactéries, notamment Planktothrix, fréquemment rencontré dans le Boudigau. C'est en outre la partie vivante et active des organismes qui est mesurée par les biocapteurs, grâce à la détection du matériel génétique actif des cellules (ARN). Cibler exclusivement les genres toxiques de cyanobactéries pourra permettre de ne fermer les sites vulnérables qu'à l'aune d'un certain seuil de toxicité potentielle mesuré dans l’eau.

            La sonde fluorimétrique de terrain, AlgaeTorch, a aussi été mise en œuvre dans le projet CYANOSAFE (Photo 2). Cette sonde immergeable permet d’estimer la quantité de chlorophylle produite par les cyanobactéries. Là où l'analyse au microscope consiste à compter les cellules dans un échantillon, l'AlgaeTorch analyse automatiquement la quantité de biomasse dans l'échantillon prélevé. Plus facile d'utilisation, elle permet ainsi, après calage, d'obtenir des résultats plus rapides (environ 30 secondes) et représentatifs de la concentration en cyanobactéries dans le milieu.

 

biocapteur - délai de réponse en moins de 24h, analyse de l'activité cellulaire des cyanobactéries ciblées (Crédit photo S. Moreira)
Photo 1 : Biocapteur - délai de réponse en moins de 24h, analyse de l'activité cellulaire des cyanobactéries ciblées - Crédit photo S. Moreira
Sonde fluorimétrique AlgaeTorch  - résultats instantanés, analyse quantitative de la quantité estimée de chlorophylle associée aux cyanobactéries-Crédit photo C. Laplace-Treyture
Photo 2 : Sonde fluorimétrique AlgaeTorch - résultats instantanés, analyse quantitative de la quantité estimée de chlorophylle associée aux cyanobactéries-Crédit photo C. Laplace-Treyture

Des technologies fiables et prêtes à l’emploi

            En associant trois technologies (analyse microscopiques, biocapteurs génétique et AlgaeTorch), les membres du projet CYANOSAFE espère faciliter la surveillance pour les gestionnaires et ainsi réduire considérablement les risques liés aux cyanobactéries pour les usagers des espaces aquatiques.

 

            Les résultats obtenus soulignent l'abondance des cyanobactéries sur l'ensemble du Boudigau, lors des phases de pompage d'eau du Marais d'Orx. Des quantités importantes de cyanobactéries potentiellement toxiques ont été mesurées sur l’ensemble du bassin versant. Sur la station 6 du Boudigau, 19 espèces de cyanobactéries toxiques sur les 28 identifiées  sont observées au microscope, atteignant des concentrations moyennes de 7,94 mm3/l, là où la règlement en vigueur n’autorise l’ouverture du site qu’à moins de 1 mm3/l de cyanobactéries toxiques (Anses). Le genre Planktothrix est très fréquent et souvent dominant (Photo 3).

Observation microscopique à x600 de l’espèce
Photo 3 : Observation microscopique à x600 de l’espèce Planktothrix agardhii - Crédit photo S. Moreira

L'efficacité et la pertinence des résultats obtenus par l’AlgaeTorch a été comparée aux résultats obtenus par la méthode classique d'observation microscopique et aux résultats des biocapteurs génétiques. Les mesures faites par les deux outils, bien que dans des unités différentes, donnent des résultats corrélés avec les résultats de microscopie. Ces bonnes corrélations permettent de définir une équivalence entre une quantité de cyanobactéries évaluée au microscope et les mesures réalisées par la sonde et le biocapteur Planktothrix (voir illustration 2).

 

Illustration 2: seuil de biomasse de cyanobactéries déterminée au microscope et valeurs  correspondantes mesurées par la sonde AlgaeTorch et le biocapteur Planktothrix - Crédit réalisation P. Camoin
Illustration 2 : seuil de biomasse de cyanobactéries déterminée au microscope et valeurs correspondantes mesurées par la sonde AlgaeTorch et le biocapteur Planktothrix - Crédit réalisation P. Camoin

            Les mesures d’AlgaeTorch, quasi instantanées, permettent de réagir rapidement et les mesures des biocapteurs permettent de confirmer la présence de genres cibles potentiellement toxiques. Les outils développés par CYANOSAFE sont ainsi simple d’utilisation, rapide et contribuent à la réduction du risque sanitaire cyanobactéries.

 

            Améliorer la réactivité des gestionnaires pour assurer la sécurité des usagers

            Au terme des recherches menées sur le terrain, des expérimentations supplémentaires sont attendues pour améliorer encore davantage l’un des biocapteurs ciblant certaines espèces de cyanobactéries. L’utilisation de la sonde, elle, déjà confirmée sur d’autres territoires, est validé pour un usage spécifique sur le bassin versant du Boudigau. AlgaeTorch sera à l'avenir un outil de diagnostic et d'alerte pour le suivi des cyanobactéries par le SMRCS. Le partenariat inédit mis en place dans le projet CYANOSAFE a ainsi permis d'apporter des solutions adaptées aux enjeux environnementaux, mais aussi sanitaires et économiques liés à la gestion des espaces touchés par la prolifération des cyanobactéries.

Grégory Lambert Chargé de communicationSDAR

Contacts

Christophe Laplace-Treyture Ingénieur en hydrobiologieEABX

Sylvia Moreira Ingénieure en expérimentationEABX

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