Images de science : féeriques mais toxiques, ces micro-algues de l’océan

Images de science : féeriques mais toxiques, ces micro-algues de l'océan

Le format Images of Science permet de décoder, décrire et comprendre les enjeux d’une photographie particulièrement significative d’un point de vue scientifique.

Dès la mi-mars 2021, des vagues bleues ont émerveillé les Californiens de Laguna Beach. Bien qu’annuellement, ce phénomène a culminé au printemps 2020. L’océan Pacifique s’est alors teinté d’un rouge carmin pendant la journée, laissant place sous les yeux à de magnifiques vagues de lumière bleue éclatante au crépuscule. Des observateurs étonnés.

Le phénomène de marée rouge le jour et rougeoyante la nuit est le résultat de la prolifération massive de microalgues rouges Lingulodinium polyedra observées en Afrique du Sud, au nord-ouest de l’Espagne, sur les côtes du Mexique et de la Californie. Certaines de ces marées rouges sont de véritables catastrophes écologiques et économiques car elles tuent de nombreux organismes marins (poissons, mollusques, mammifères ou oiseaux).

Dans toutes les régions du monde où ces phénomènes se produisent, nous assistons maintenant à une augmentation de la fréquence et de l’intensité des marées rouges et des proliférations de microalgues toxiques en général. On soupçonne que la cause principale de ces changements est l’augmentation de la température de l’eau et la libération humaine d’azote et de phosphore.

Féeriques

Féeriques

Toutes les marées rouges ne sont pas bioluminescentes. Pour certaines espèces de microalgues brillantes, la bioluminescence est déclenchée par une stimulation mécanique, telle que des vagues s’écrasant contre une plage ou l’écoulement d’un bateau. La lumière émise par ces microalgues suit un rythme quotidien, avec une intensité élevée observée la nuit et pas ou très peu de lumière le jour. La durée et l’intensité du flash varient selon les espèces et peuvent être liées à la taille des cellules (les cellules plus grandes émettent plus de lumière). Par exemple, L. polyedra émet en moyenne 130 à 150 ms, mais Pyrocystis fusiformis peut émettre des flashs d’une durée allant jusqu’à 500 ms. L’intensité du flash varie de 108 à 109 photons par seconde, ce qui est un éblouissement relativement faible pour l’œil humain.

Le rôle écologique de la bioluminescence est encore mal compris, mais certaines espèces de dinoflagellés utilisent cette lumière comme «alarme antivol». Lorsque des dinoflagellés sont mangés par un prédateur, l’émission de lumière est visible de loin et attire un prédateur secondaire (comme un poisson) pour attaquer le premier prédateur dinoflagellé et ainsi le sauver de la prédation. Cependant, on a récemment fait valoir que L. polyedra émettait une lumière plus faible que les autres espèces et était moins efficace pour attirer les prédateurs visuels.

Une double cause de toxicité

Une double cause de toxicité

Le mécanisme de leur toxicité dépend des espèces de dinoflagellés: dans certains cas, des nombres élevés de microalgues provoquent une anoxie nocive pour d’autres organismes, tandis que d’autres espèces synthétisent des toxines fortes.

L. polyedra est connu pour synthétiser la yessotoxine, mais à l’état de traces. Et pourtant, la marée rouge de L. polyedra a causé la mort de nombreux organismes marins: crabes, palourdes, poulpes, poissons et dauphins. Cette mortalité est difficile à attribuer à la yessotoxine car la toxine n’est pas très puissante et était mal concentrée dans l’eau – comme nous le montrons dans une étude qui fait maintenant l’objet d’un examen par les pairs. En revanche, la concentration d’oxygène dissous dans l’eau et le pH de l’eau ont diminué pendant cette période, et l’odeur nauséabonde d’œufs pourris émanant de cette floraison rouge, ressentie à plusieurs kilomètres de la côte, s’est poursuivie. pendant une semaine, ce qui indique une production intensive de gaz sulfureux par des bactéries. Nous étudions donc actuellement les voies de l’hypoxie environnementale et de la production de gaz sulfuré comme causes probables de la mortalité observée.

Chez l’homme, la yessotoxine peut être responsable des différents symptômes observés – démangeaisons, douleurs oculaires, maux de gorge, nausées. En effet, il a été détecté pour la première fois dans les embruns de la plage de La Jolla lors de cette marée rouge. Comme notre système respiratoire est extrêmement sensible, il n’est pas improbable que les niveaux détectés de yessotoxine soient la cause des affections humaines signalées. Une aérosolisation des toxines produites par d’autres dinoflagellés toxiques est également observée en Floride avec Karenia brevis (brevetoxines) et en mer Méditerranée avec Ostreopsis cf. ovata (ovatoxines).

Très peu d’espèces d’algues sont toxiques et bioluminescentes. La capacité combinée de L. polyedra à émettre de la bioluminescence et des toxines peut être liée au mécanisme de l’aposématisme, qui avertit visuellement du danger de les attaquer.