Contrôler la prolifération des algues indésirables
La prolifération d’algues cyanobactériennes ou cyanophycées est un problème mondial, résultat d’activités humaines comme l’agriculture et le changement climatique. Menaçant les écosystèmes d’eau douce, elles peuvent également affecter la santé humaine et le tourisme, car les cyanobactéries produisent des cyanotoxines qui entraînent la mort de nombreux organismes, voire d’écosystèmes entiers. L’hépatotoxine produite par Microcystis, membre souvent dominant de l’efflorescence, est particulièrement toxique. Ne disposant que de peu d’informations sur la diversité des Microcystis, le projet MicroEcoEvol, financé par le programme de bourses individuelles Marie Skłodowska-Curie de l’UE, a étudié comment réagissait une de ses populations en temps réel aux facteurs environnementaux et biologiques du lac Champlain. Parallèlement, les chercheurs ont utilisé des études en mésocosme pour observer la dynamique de l’efflorescence dans des laboratoires où certaines variables étaient contrôlées. Une analyse rétro-écologique pour prédire l’efflorescence En utilisant une analyse rétro-écologique – consistant à extraire des informations génomiques des environnements pour obtenir de nouvelles informations sur les processus écologiques – l’équipe a déterminé pour la première fois le potentiel de prédiction de l’efflorescence par des facteurs biologiques. «D’un point de vue appliqué/académique, nous avons utilisé une approche d’apprentissage automatique pour trouver des biomarqueurs des efflorescences», explique le Dr Nicolas Tromas, boursier et chercheur principal de MicroEcoEvol. Les résultats ont montré que les efflorescences modifient considérablement la communauté bactérienne sans réduire la diversité globale, ce qui permet d’imaginer qu’une communauté microbienne distincte – y compris les non-cyanobactéries – prospère pendant ce phénomène. «Nous avons également observé que la communauté évolue de façon cyclique au cours d’une année, suivant un schéma reproductible d’une année sur l’autre», insiste-t-il. Cela signifie que les données recueillies auprès de ces communautés microbiennes aquatiques peuvent permettre de classer les efflorescences et améliorer les prévisions comme la composition et la répétabilité. De manière significative, les chercheurs ont également étudié l’impact des cyanophages sur les populations de Microcystis avec le système CRISPR-Cas pour déterminer le rôle de la phagothérapie dans la fin de l’efflorescence. L’application de cyanophages, des virus d’origine naturelle infectant les cyanobactéries, pourrait constituer un moyen prometteur pour contrôler leur efflorescence. Des données pour d’autres projets importants relatifs aux efflorescences En plus de constituer une menace pour les humains, le bétail, les poissons et les espèces sauvages, les proliférations d’algues toxiques pèsent sur les budgets On estime leur coût à 825 millions USD rien qu’aux États-Unis. Fait inquiétant, un nombre croissant d’installations de traitement de l’eau potable au Canada, alimentées par les Grands Lacs, sont maintenant considérées comme présentant des risques. MicroEcoEvol a fourni la majeure partie des données préliminaires pour un projet de 12 millions USD, ATRAPP, pour trouver des solutions au problème de l’efflorescence toxique au Canada. «Nous avons également élaboré une nouvelle approche d’analyse des colonies de cyanobactéries, ce qui améliore notre compréhension du microbiome de la cyanobactérie», ajoute le Dr Tromas. Apprendre des défis et se tourner vers l’avenir Pour le Dr Tromas, la bourse Marie Curie a ouvert des perspectives personnelles et professionnelles. «Le développement de collaborations locales et internationales a été essentiel au succès de ce projet. J’ai également amélioré mes compétences en direction en supervisant plusieurs étudiants de premier cycle et en organisant plusieurs conférences et ateliers à Montréal et à Exeter», ajoute-t-il. L’équipe de MicroEcoEvol a relevé plusieurs défis techniques, notamment l’isolement et la culture de cyanobactéries pour les études in situ sur le mésocosme. «Vous devez vous adapter et trouver une solution à ces problèmes techniques, être patient et même parfois accepter de ne pas respecter les délais. La solution consiste à accepter un échec temporaire, à comprendre pourquoi, à générer de nouvelles idées et les tester à nouveau», conclut le Dr Tromas. Dans cet esprit, même si le financement est terminé, le travail du projet se poursuit avec de nouvelles pistes de recherche révélées par ce projet.
Mots‑clés
MicroEcoEvol, cyanobactéries, écosystème, cyanophages, efflorescences algales, apprentissage automatique, biomarqueur, phagothérapie
