Cyanobactéries1

II. LES CYANOBACTERIES

1 Généralités

- Unicellulaires ou filamenteuses

- Vivent dans l’eau et les milieux humides

- Anciennement dénommées algues bleues

Leur structure cellulaire les rapproche des Bactéries proprement dites,en revanche, leur appareil assimilateur et leur photosynthèse les séparent des Bactéries autotrophes et les apparentent plutôt aux algues rouges

2. Caractères cytologiques

Une cellules typique de Cyanobactérie comprend de l’extérieur vers l’intérieur

- Une gaine mucilagineuse, souvent épaisse et donnant à toute la colonie une consistance gélatineuse, d’où le nom de Myxophycées (algues gélatineuses). Cette enveloppe fait défaut dans une partie des espèces ;

- Une membrane externe formée de protéines et de glycolipides, dont la composition et la structure sont voisines de celles des bactéries Gram –

- Une membrane cytoplasmique

- Un chromatoplasme, c'est-à-dire une couche colorée constituant  l’appareil photosynthétique. Il est formé  de thylacoïdes qui, à la différence des végétaux eucaryotes ne sont pas inclus dans des chloroplastes.La lamelle principale du thylacoïde ( 12 à 15 nanomètres d’épaisseur) contient de la chlorophylle a et plusieurs caroténoïdes , dont certains particuliers aux Cyanobactéries.

Les thylacoïdes portent à leur surface des alignements de granules dits phycobilisomes qui contiennent deux pigments, la phycocyanine et la phycoérythrine. La phycocyanine, bleu-vert, est responsable de la teinte (souvent, en fait, bleu noirâtre) de ces organismes. La phycoérythrine est moins abondante sauf chez certaines espèces ; elle peut aussi devenir dominante dans certaines conditions d’éclairement.  Les deux pigments, voisins de ceux des algues rouges sont des chromoprotéides tétrapyrroliques et permettent, ici également , l’absorption des  radiations de la partie centrale (verte) du spectre visible) ; l’énergie lumineuse est ensuite transmise à la chlorophylle. La photosynthèse dégage de l’oxygène , comme chez les Eucaryotes et à la différence des bactéries pourpres autotrophes ;

 - Une partie centrale , le centroplasme qui est une sorte de noyau non figuré contenant des filaments d’ADN et homologue de l’appareil nucléaire des bactéries.

La cellule contient en outre, différentes inclusions : 

- des ribosomes, surtout nombreux dans le centroplasme ;

- Des granules de réserve : cyanophycine de nature protéique, glycogène,cristalloïdes polypeptidiques, volutine qui est un polyphosphate.

- Chez les espèces planctoniques flottantes, des vésicules gazeuses contenant de l’azote

Les Cyanobactéries sont dépourvues de mitochondries, mais sont aérobies et présentent une respiration.

Un autre aspect important est la possibilité de l’assimilation de  l’azote gazeux par les espèces possédant des hétérocystes ( voir plus loin).

Les Cyanobactéries n’ont jamais d’appareil locomoteur, mais certaines présentent des mouvements , comme les Oscillaires.

La division se fait par l’apparition d’une membrane annulaire qui se développe vers le centre en se refermant à la manière d’un diaphragme-iris en provoquant une constriction , puis une coupure du réseau chromatique, sans figures de mitose apparentes ; le processus est encore mal connu .

3. Systématique

Environ 2000 espèces réparties en trois types principaux d’organisation  conduisant à distinguer trois ordres d’inégale importance.

Chroococcales

Elles sont toujours unicellulaires ; mais les cellules sont souvent groupées en colonies, plates ou globuleuses, fixées ou flottantes. La multiplication se fait par bipartition ; il n’y a pas de spores.

D’autre part les Cyanobactéries présentent des modes variés de sporulation, différents suivant les groupes.

Chamaesiphonales

Egalement unicellulaires, généralement groupées en petits amas fixés sur des rochers, des coquilles, ou en épiphytes sur le thalle d’algues. Formation de spores, soit internes, soit à l’extrémité de filaments cellulaires.    

Hormogonales

Les cellules sont ici réunies en long filaments, diversement agencés pour former des colonies ; la multiplication se fait par découpage des filaments en segments appelés hormogonies. Parfois des cellules ou des hormogonies peuvent s’enkyster (cellules durables , hormocystes).

Hormogonales homocystées

Les cellules sont toutes semblables, et les filaments non ramifiés. Ces organismes sont affectés de divers mouvements : balancement des filaments chez les Oscillaires, ou reptation sur le substrat en tournant autour de l’axe du filament à la manière d’une vis. Le mécanisme n’en est pas bien connu ; peut être gonflement d’une substance gélatineuse émise par les pores qui criblent la paroi. Une brusque illumination provoque une contraction.

Hormogonales hétérocystées

Ce sont les plus nombreuses des cyanobactéries. Les filaments comportent de place en place des hétérocystes, cellules grossies à
membrane épaisse, dont le contenu est coloré par du carotène. Ceux-ci sont  des cellules vivantes, dont la fonction est mal connue, mais auxquelles ont a reconnu un rôle dans l’assimilation de l’azote et qui contiennent notamment une nitrogénase

(N₂ + 6H⁺ + 6e^{-    ----------->}  2 NH₃)   

4. Biologie de la nutrition et écologie

Les Cyanobatéries possèdent une grande adaptabilité. La plupart sont autotrophes et peuplent des milieux très variés, parfois dans les conditions les plus sévères auxquelles la vie reste possible ; d’autre sont saprophytes, parasites, ou symbiotes d’organismes très divers.

4.1 Cyanobactéries libres

Espèces aquatiques ou fixées

Les eaux douces à courant lent ou nul conviennent à de nombreuses Cyanobactéries qui pullulent sur les fonds vaseux ( Oscillatoria, Phormidium, etc…).Elles contribuent à donner à certaines vases d’eau stagnante leur odeur particulière.