Le gène *mcyE* a précédé d’autres signaux de cyanobactéries dans le lac Owasco

Trois programmes pour observer un lac changeant

Les proliférations de cyanobactéries potentiellement nocives peuvent présenter des risques pour l’environnement et la santé publique, mais leur répartition et celle des cyanotoxines varient considérablement au sein des lacs. Dans le lac Owasco, dans l’État de New York, une équipe a comparé les informations issues de trois programmes de surveillance indépendants afin de caractériser des tendances dans l’espace et dans le temps. Les travaux ont porté sur un lac stratifié et mésotrophe, c’est-à-dire présentant des couches d’eau et un niveau intermédiaire de nutriments, selon l’étude de l’USGS.

En eaux libres, des échantillons ont été prélevés toutes les deux semaines, à plusieurs profondeurs, en 2019 et 2020. La composition de la communauté phytoplanctonique, la chlorophylle a, les cyanotoxines et les cibles génétiques liées à la synthèse de ces toxines ont été analysées. Les données ont été examinées conjointement avec les signalements de proliférations sur le rivage et les mesures de microcystine dans deux prises d’eau destinées à l’approvisionnement public.

Les relevés ne mesuraient pas exactement la même chose : ils réunissaient des analyses génétiques, des mesures chimiques, des observations microscopiques et des signalements visuels. Cette comparaison a permis d’étudier les relations entre ces signaux au fil du temps dans ce lac, sans réduire toutes les étapes d’une prolifération à un indicateur unique.

Un signal génétique est apparu avant les autres

Le volume de cyanobactéries en eaux libres était généralement faible, mais a fortement augmenté lors d’épisodes de fin d’été dominés par Microcystis. La microcystine était la seule cyanotoxine détectée et n’est apparue qu’occasionnellement. Les détections dans les prises d’eau ont coïncidé avec les signalements de proliférations en eaux libres et sur le rivage, ou leur ont succédé, selon l’étude de l’USGS.

Parmi les signaux évalués, la cible du gène mcyE a été détectée plusieurs semaines avant que la microscopie ou les analyses de toxines n’indiquent le développement d’une prolifération potentiellement nocive. Elle a également persisté plus longtemps. La détection génétique peut constituer un signal précoce du potentiel toxigène dans le contexte étudié, mais elle n’équivaut pas à la détection de la toxine : la microcystine a été mesurée séparément et ses détections ont été rares.

En comparant les programmes, les auteurs ont décrit une séquence cohérente : détection précoce de mcyE, signalements de proliférations sur le rivage, augmentation des cyanobactéries en eaux libres, détections sporadiques de microcystine, puis détections dans les prises d’eau. Cette séquence résume les tendances des relevés comparés ; elle ne signifie pas que chaque étape se produit toujours ni que cet ordre constitue une règle universelle pour les autres lacs. Bien que l’étude indique également que mcyE a précédé les signaux issus de la microscopie ou des analyses de toxines, elle ne précise pas où se situe la microscopie par rapport aux autres étapes de la séquence.

Ce que l’association des méthodes apporte

Les relations entre le volume de cyanobactéries, la chlorophylle a, les cibles génétiques et les cyanotoxines étaient généralement faibles. Elles expliquaient une faible part de la variabilité des variables de réponse. L’étude associe ce résultat au caractère éphémère des proliférations et à une biomasse globalement faible.

L’interprétation d’un signal isolé est donc limitée. La présence d’une cible génétique peut avertir d’un potentiel toxigène, tandis que la mesure chimique renseigne sur la toxine détectée ; la microscopie, les échantillons prélevés à différentes profondeurs et les signalements du rivage décrivent d’autres aspects du phénomène. Les travaux concluent que la combinaison d’approches génétiques, chimiques et visuelles à différentes profondeurs et entre les entités de surveillance peut aider à caractériser les proliférations. Ils avancent également que l’analyse génétique de routine en eaux libres pourrait fournir des indices précoces, contribuer à des cadres de surveillance par étapes et éclairer la gestion des risques liés aux loisirs et à l’eau potable.

Le tableau résume les signaux et les tendances décrits dans l’étude ; il ne représente ni des seuils d’alerte ni une échelle de risque.

Un résultat à replacer dans son contexte

L’étude porte sur un lac précis, sur des observations de 2019 et 2020 et sur les programmes de surveillance qui y ont été comparés. Ses résultats étayent l’utilité de l’intégration des méthodes pour décrire des signaux susceptibles d’apparaître à différents moments, mais les faibles relations entre plusieurs indicateurs limitent les déductions que l’on peut tirer de chacun d’eux séparément. L’étude n’établit pas que la séquence observée s’applique à d’autres lacs et ne fournit pas de seuils opérationnels pour déclencher des mesures de gestion.

La National Science Foundation décrit son soutien général à la recherche au moyen de subventions et d’autres investissements scientifiques. Cette référence apporte un contexte institutionnel sur les activités de la NSF, mais n’identifie pas de financement pour l’étude du lac Owasco et ne confirme pas ses résultats. La page de la NSF consacrée à la recherche sur les matériaux traite de programmes sur les matériaux et n’apporte pas non plus de preuves concernant les cyanobactéries ou les cyanotoxines dans cette étude.