Les algues: les substances indispensables à leur croissance

Les substances indispensables aux algues, hormis une source de carbone inorganique pour la photosynthèse et le dioxygène pour la respiration, sont assez difficiles à établir.

En effet, dans une culture monoalgale, l'influence des substances consommées, transformées et/ou produites par les bactéries faussent les données de toute expérimentation dans ce domaine. Il faut donc réaliser des cultures axéniques (c'est-à-dire sans contaminations bactériennes), par addition d'antibiotiques et isolement du milieu extérieur, ce qui est techniquement difficile car certaines algues supportent mal ces conditions.

Les algues, en culture en aquarium, ont des besoins nutritionnels spécifiques comme ce wakamé irlandais.

Détailler ici tous les éléments requis par les algues et les divers facteurs influant sur leur faculté à les absorber et à les assimiler est aberrant ici, on reste quand même dans un milieu "aquariophile" et non dans une algueraie d'algoculture professionnelle.

Une source d'azote est évidemment nécessaire pour que l'algue puisse fabriquer ses protéines, ses nucléotides, etc. Les algues eucaryotes ne sont, en effet, pas capables d'utiliser l'azote atmosphérique. Ce n'est, en revanche, pas le cas des cyanobactéries (qui sont des procaryotes, pour mémoire). Les algues préfèrent généralement les ions ammonium comme source d'azote, mais certaines comme les ulves préfèrent utiliser les nitrates (d'où leur prolifération dans certains endroits - pollution-). Les algues sont parfois capables d'utiliser des nitrites ou de petites molécules organiques comme l'urée (des poissons) ou des acides aminés comme les laminaires tel que le wakamé Alaria esculenta.

Une source de phosphore est requise, en particulier pour la synthèse de l'ATP et des acides nucléiques. cultiver les algues sans phosphore est d'ailleurs une méthode classique pour synchroniser les divisions cellulaires. Les mitoses ne peuvent plus se produire puisqu'il est impossible de synthétiser les acides nucléiques. Lorsqu'on en introduit à nouveau dans le milieu, les mitoses reprennent toutes en même temps. Cela se pratique en aquaculture algale avec le caviar vert, Caulerpa lentillifera.

Des métaux tels que Mg, Cu, Mn, Zn et Mo sont nécessaires, en particulier pour la chlorophylle (le magnésium) et des cofacteurs enzymatiques. Trois vitamines au moins sont aussi ajoutées dans tous les milieux destinés à la culture des algues : la cyanocobalamine (vitamine B12), la thiamine et la biotine. Les algues ne sont pas toutes incapables de les synthétiser, mais certaines en requièrent clairement, notamment la thiamine et surtout la vitamine B12. Le besoin en molécules organiques de ce type, n'étant pas utilisé comme sources de carbone s'appelle l'auxotrophie.

Un nutriment peut s'avérer limitant à des quantités très variables selon les espèces et les besoins diffèrent aussi qualitativement d'un taxon à l'autre. Par exemple, les diatomées ont besoin de silice pour se développer; or, la silice est une substance peu soluble, très difficile à trouver en grande quantité dans l'eau. Quels que soient les nutriments disponibles ailleurs, la croissance des diatomées sera donc limitée par une faible teneur en silicate, ce qui laissera d'autant plus de nutriments pour les autres organismes présents. La compétition existe aussi à ce niveau.

Classiquement, la croissance d'une algue peut être représentée par une courbe atteignant un plateau lorsqu'un facteur devient limitant. L'azote est le facteur limitant le plus fréquent et son apport est parfois souhaitable en aquaculture. Mais en aquarium avec des animaux, on en apporte automatiquement, ne serait-ce que sous forme de déjections (qui va se transformer en azote). Lorsque les conditions le rendent nécessaire, les algues peuvent utiliser les réserves qu'elles stockent sous différentes formes (hydrates de carbone, hétérosides, lipides).

La paroi cellulaire des algues marines, une membrane, peut être un filtre à l'absorption de certains ions, en raison des capacités de complexation des mucilages qui la composent. Certains ions peuvent diffuser passivement à travers la membrane plasmique, mais la plupart nécessitent un transfert actif.

L'absorption des nutriments est influencée par les facteurs de l'environnement (lumière, température, hydrodynamisme -qui a une action sur les substrats meubles tels que le sable, et même la roche-) et l'état physiologique de l'algue (croissance, morphe, dormance, efflorescence, etc).

Un apport de substances dissoutes résultant d'une pollution peut être nuisible, voire létal pour les algues ou, au contraire, selon les espèces, leur profiter. Souvent, un apport de matière carbonée (i.e. organique), azotée (nitrates, ammonium, peptides) et/ou phosphatée, entraîne un développement abondant de microalgues (phénomène amplifié par un milieu fermé comme un aquarium).

Cette prolifération limite la pénétration de la lumière et, après la mort des algues, leur dégradation entraîne une forte consommation d'oxygène. Le milieu s'appauvrit alors par manque de lumière, pour les végétaux fixés, et surtout par manque d'oxygène (un bac récifal est sursaturé à 110 % d'oxygène normalement !), pour la plupart des organismes. Ce phénomène est bien connu sous le terme d'eutrophisation.

Même s'il concerne habituellement plutôt les milieux dulcicoles, il peut aussi concerner le milieu marin, y compris récifal, surtout en milieu clos tel qu'un aquarium. N'oublions pas que les algues sont présentes en aquarium récifal dans les coraux grâce à une endosymbiose avec les zooxanthelles, des algues unicellulaires du genre Symbiodinium.