Cyanobactéries : Définition, caractéristiques et exemples

Les cyanobactéries ou oxyphotobactéries sont un phylum d'organismes procaryotes, autotrophes, unicellulaires, capables de photosynthèse oxygénique. Elles appartiennent au groupe des bactéries gram-négatives et leur nom peut être traduit par "bactéries bleues", le préfixe cyano faisant référence à leur couleur bleutée caractéristique.

Au départ, les cyanobactéries étaient incluses dans le règne végétal et étaient appelées cyanophytes, c'est-à-dire plantes bleues. Plus tard, on a commencé à les considérer comme des algues et on les a appelées cyanophytes, c'est-à-dire algues bleues. Les cyanobactéries étaient considérées comme des algues en raison de leur capacité photosynthétique, mais par la suite, le terme algues a été redéfini et réservé exclusivement aux organismes eucaryotes photosynthétiques, les cyanobactéries étant exclues de ce groupe en tant qu'organismes procaryotes.

Aujourd'hui, les cyanobactéries sont regroupées dans la classe des Cyanophycées du domaine des Bactéries, appartenant au royaume des Monera. On les appelle encore algues bleues alors que, comme nous l'avons déjà établi, ce ne sont pas des algues mais des bactéries. On peut donc dire que le royaume des cyanobactéries est le royaume Monera (qui comprend les domaines Archaea et Bacteria et qui est en désuétude, puisque taxonomiquement, les organismes procaryotes ne sont pas classés en royaumes).

Commençons par vous parler des principales caractéristiques des cyanobactéries afin de vous permettre de mieux les connaître :

• Ce sont les seuls procaryotes capables de réaliser la photosynthèse oxygénique. Un procaryote ou organisme procaryote est un organisme composé de cellules procaryotes, qui ne possèdent pas de noyau cellulaire défini. La photosynthèse oxygénique est une photosynthèse dans laquelle les électrons de l'eau sont utilisés pour convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique, en composés chimiques inorganiques, tels que le dioxyde de carbone, l'azote ou le phosphore, et en composés chimiques organiques tels que l'oxygène.
• Un autre trait distinctif des cyanobactéries est leur couleur bleu-vert frappante, qui va d'un vert très pâle à un bleu si foncé qu'il ressemble à du noir. Cette pigmentation est due à la phycobiline, une classe de composés chromophores présents dans le cytoplasme des cyanobactéries. Bien que, comme son nom l'indique, les couleurs les plus courantes chez les cyanobactéries soient celles dérivées du bleu-vert, il existe de nombreuses espèces qui présentent des tons rougeâtres ou cuivrés.
• Bien que les cyanobactéries soient des organismes microscopiques de quelques micromètres de long seulement, elles sont considérablement plus grandes que la plupart des bactéries.
• Elles se reproduisent de manière asexuée (par fission binaire, fission multiple, bourgeonnement ou fragmentation).
• Elles ont une respiration aérobie.
• Bien qu'il s'agisse d'organismes unicellulaires, elles se regroupent souvent et forment des colonies étendues, allant de milliers à des millions d'individus.
• Les cyanobactéries habitent tous les types d'écosystèmes aquatiques et les écosystèmes terrestres présentant des niveaux d'humidité acceptables. On peut trouver des cyanobactéries dans les étangs, les lacs, les lagunes, les rivières, les zones humides, les mangroves, les océans, les réservoirs d'eau souterrains, les grottes, les jungles, les montagnes, les forêts, la surface des formations rocheuses, la peau de certains animaux. Les cyanobactéries sont également souvent présentes dans les aquariums, les réservoirs et les fontaines. Certaines cyanobactéries sont extrêmophiles (elles peuvent résister à des conditions environnementales extrêmes) et vivent dans des environnements aussi inhospitaliers que les déserts, les sources chaudes, les cheminées hydrothermales, les glaciers, les lacs hypersalins, les eaux très alcalines et même l'espace.
• Certaines espèces de cyanobactéries établissent des relations symbiotiques avec des fougères, des protistes ou des champignons. La symbiose entre une cyanobactérie et un champignon est communément appelée lichen.

Bien que la plupart des cyanobactéries présentent les caractéristiques décrites ci-dessus, il existe certaines exceptions. Il existe des espèces de cyanobactéries qui sont, par exemple, macroscopiques et non microscopiques ou hétérotrophes et non autotrophes.

Bien que nous ayons déjà indiqué les principales caractéristiques des cyanobactéries, on a eu envie d'approfondir un petit peu nos connaissances à leur propos, c'est pourquoi nous allons maintenant vous parler organites des cyanobactéries :

• Carboxysomes : responsables de la fixation du CO2.
• Vésicules de gaz : permettent la flottabilité.
• Granules de cyanoficine : stockent la protéine de cyanoficine et l'amidon de cyanophycine.
• Granules de glycogène : stockent l'énergie.
• Protonucléus : représente la région dans laquelle se trouve l'ADN cyanobactérien, caractérisé par sa forme circulaire, fermée et nue.
• Membrane thylakoïde : invagination de la membrane plasmique dans laquelle se trouvent les thylakoïdes.
• Ribosomes : ils permettent la synthèse des protéines et mesurent 70 s de long.
• Membrane cellulaire : consiste en une membrane plasmique interne et une membrane externe, toutes deux composées de phospholipides et d'hopanoïdes.
• Paroi cellulaire : située entre les membranes plasmiques interne et externe, elle est composée de peptidoglycanes et fournit une protection mécanique à la cellule.
• Lamelles photosynthétiques : contiennent des pigments photosynthétiques tels que la chlorophylle, les caroténoïdes et les phycobilines.

Les amas formés par ces micro-organismes sont appelés colonies trimères (parce qu'ils se développent et se ramifient dans trois directions) et sont composés de cellules hautement spécialisées qui remplissent des fonctions spécifiques au sein de la colonie. Certaines des cellules qui composent les colonies cyanobactériennes trimères sont :

• Hétérocystes : ce sont les cellules responsables de la fixation de l'azote atmosphérique.
• Akinète : ce sont les plus grandes cellules et elles servent à stocker l'amidon des cyanophycées.
• Béocystes : cellules responsables de la ramification de la colonie par fission multiple.
• Nedridia : ce sont des cellules qui apostasient pour permettre aux colonies de se répandre. Ces cellules meurent et permettent aux segments de la colonie (hormogories) de se détacher et de se déplacer jusqu'à ce qu'ils trouvent un nouveau substrat sur lequel ils pourront se fixer et former une nouvelle colonie.

Il existe plus de 5 000 espèces de cyanobactéries. Certaines des espèces les plus représentatives sont :

• Arthrospira platensis et Arthrospira maxima : elles appartiennent au genre Spirulina, ce sont deux espèces de cyanobactéries d'intérêt commercial. Elles sont utilisées dans la production de spiruline, un complément alimentaire énergisant à haute teneur en protéines, minéraux, vitamines et carotène.
• Nostoc sphaericum : c'est une cyanobactérie du genre Nostoc, très appréciée dans la gastronomie de plusieurs pays d'Amérique latine, où elle est connue sous le nom de cushuro. Elle a une forme sphérique, une consistance gélatineuse et des propriétés antioxydantes et antivirales, raison pour laquelle elle a aussi un intérêt pharmacologique.
• Nostoc commune.
• Nostoc punctiforme.
• Synechococcus.

Pour conclure notre article sur le monde intéressant des cyanobactéries, voici quelques-unes des raisons pour lesquelles elles sont considérées comme super-importantes pour la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui.

• Les cyanobactéries jouent un rôle fondamental dans le développement de divers écosystèmes aquatiques et terrestres. Elles sont des productrices primaires et elles agissent comme fournisseurs et fixateurs d'azote pour toutes sortes de chaînes alimentaires. L'azote atmosphérique est particulièrement important pour la croissance des algues et des plantes aquatiques, qui sont elles-mêmes d'importants producteurs primaires. Vous pouvez en savoir plus à leur sujet : Producteur primaire : Définition et exemples
• Comme la plupart des activités photosynthétiques sur Terre se déroulent dans l'eau, les algues et les cyanobactéries sont connues pour produire beaucoup plus d'oxygène que les plantes terrestres. Les cyanobactéries génèrent un bon pourcentage de l'oxygène moléculaire de la terre et contribuent aussi grandement à réduire les niveaux de dioxyde de carbone dans l'environnement.
• Les cyanobactéries ont été les premiers organismes autotrophes et, à l'époque préhistorique, elles ont progressivement inondé l'atmosphère terrestre d'oxygène, qu'elles produisaient par photosynthèse. Cette modification de la composition de l'atmosphère a permis la formation de la couche d'ozone (qui nous protège des rayons ultraviolets nocifs du Soleil) et l'émergence et la diversification de nouveaux organismes capables de survivre hors de l'eau : les organismes aérobies. Les cyanobactéries ont donné naissance à des organismes autotrophes. L'endosymbiose entre les plastes des cyanobactéries et les cellules eucaryotes primitives a donné naissance aux cellules végétales et aux algues que nous connaissons aujourd'hui.
• Plusieurs espèces de cyanobactéries présentent un intérêt économique et biotechnologique. Certaines sont cultivées à des fins alimentaires, par exemple Arthrospira platensis, Arthrospira maxima et Nostoc sphaericum.
• De nombreuses cyanobactéries sont des indicateurs de pollution et deviennent un véritable problème pour leurs écosystèmes. En cas d'eutrophisation (excès de nutriments tels que le phosphore, l'azote et le soufre dans les masses d'eau), les cyanobactéries augmentent leur population de manière incontrôlée. Ces colonies gigantesques s'agglutinent en couches épaisses et gluantes à la surface des rivières, des lacs et des étangs, et sont connues sous le nom de proliférations de cyanobactéries. Elles nuisent à de nombreux êtres vivants car elles empêchent la lumière du soleil d'atteindre le fond de l'eau et produisent des toxines qui peuvent être mortelles même pour les humains. Elles nuisent également aux activités humaines telles que la pêche, le transport et le tourisme et polluent les sources d'eau potable. Souvent, cet excès de phosphore, d'azote et/ou de soufre dans les masses d'eau est dû aux activités humaines telles que l'agriculture et l'élevage, qui utilisent des engrais et des pesticides à forte teneur en ces bioéléments.
• L'apparition de cyanobactéries dans un aquarium ou un réservoir peut signifier un mauvais entretien, un excès de nutriments (sulfates, nitrates et phosphates), un mauvais éclairage, une stagnation et/ou une mauvaise filtration de l'eau.
• Lorsque les cyanobactéries forment des lichens, elles sont utilisées comme indicateurs biologiques de la qualité de l'air et de l'eau, car elles ne se développent que dans des environnements où les niveaux de pollution sont très faibles, voire nuls.

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