Effet du macrophyte Ceratophyllum submersum sur les communautés phytoplanctoniques naturelles

Les macrophytes jouent un rôle déterminant dans la définition et le maintien des fonctions écologiques des écosystèmes aquatiques peu profonds. Ils assimilent et stockent dans leur biomasse une partie importante des nutriments dissous dans l’eau (ammoniaque et nitrates, phosphates, carbone inorganique dissous dans l’eau; Van Donk et Van de Bund, 2002). Les macrophytes peuvent également contribuer à une augmentation de la transparence de l’eau en fournissant un refuge pour le zooplancton qui, par sa prédation, diminuera encore les biomasses phytoplanctoniques (Jeppesen et al., 1998 cité par Hilt et Gross, 2008). Les macrophytes aquatiques sont également suspectés de longue date de limiter la croissance du phytoplancton grâce à la production et à l’excrétion de métabolites chimiques toxiques pour les algues (herbicides naturels). De telle limitation de croissance du phytoplancton par les macrophytes submergés peut conférer un avantage à ces derniers quand ils se trouvent en compétition avec le phytoplancton pour l’exploitation des ressources lumineuses et nutritives disponibles in situ (Gross et al., 2003 ; Gross et al., 2007). Cette interaction appelée allélopathie par Rice (1984) se définit ainsi comme tout effet, direct ou indirect, bénéfique ou délétère, exercé par des plantes, des protistes (microalgues, ciliés), des bactéries ou des virus sur d’autres organismes aquatiques par la production de composés chimiques qui transitent par l’environnement.

Cependent les investigations sur l’effet dcs substances aIlélopathiques de macrophytcs intacts sur la i.:luissam.:t: ùe phytoplancton sont souvent rendues deficates en raison de diftërents facteurs confondants (concurrence pour la lumière et les ressources nutritives en premier lieu, Jasser, 1995). En effet, les examens du potentiel allélopathique des hydrophytes ont accéléré depuis üborn et al. (1954) qui ont proposé pour la première fois que ces hydrophytes pourraient influencer la croissance et la distribution des plantes voisines. Elakovich et Wooten (1989) ont aussi rapporté le potentiel allélopathique de 16 hydrophytes aquatiques par deux essais biologiques. Jasser (1995) a démontré que les extraits de Ceratophyllum demersum et de quatre autres macrophytes (Myriophyllum spicatum, Potamogeton lucens, Statiotes aloides et Chara fragilis) induisent des modifications dans la structure de dominance de phytoplancton. Aussi, il a montré que l’isolement des algues planctoniques de l’influence directe de C. demersum à l’aide des membranes à dialyse cause une augmentation en nombre, biomasse et contribution du pourcentage des cyanobactéries à la biomasse totale. En outre, Van Donk et Gulati (1995) suggèrent que C demersum empêche la croissance des épiphytes et du phytoplancton.

L’ALLELOPATRIE

Le terme « allélopathie » a été défini en 1984 par Rice, comme étant: « Tout effet direct ou indirect, positif ou négatif, d’une plante (micro,;rganismes inclus) sur une autre, par le biais de composés biochimiques libérés dans l’environnement » (Rice, 1984). Cependant, de nos jours la majorité des études allélopathiques se concentre sur les effets négatifs exercés par une espèce sur d’autres. Les macrophytes aquatiques sont ainsi suspectés de longue date d’inhiber le développement du phytoplancton par l’excrétion des substances chimiques qui limitent sa croissance (lasser, 1995). Les composés biochimiques, appelés « composés allélopathiques », (allelochemicals en anglais Cross, 1999) sont pour la plupart des métabolites secondaires, c’est-à-dire qu’ils n’interviennent pas directement dans les processus essentiels à la survie de la plante. La plupart sont des acides phénoliques, des flavonoïdes, des terpènes et des alcaloïdes. Ils sont libérés dans l’environnement par la plante au moyen de quatre processus écologiques décrits pour le milieu terrestre: volatilisation, lixiviation, exsudat racinaire et décomposition des résidus de la plante. Le plus souvent les interactions allélopathiques sont le résultat d’actions jointes de plusieurs composés différents (cocktail de molécules) qui ne sont efficaces qu’à partir d’un certain seuil de concentration, sachant qu’une plante peut émettre simultanément ou en différé plusieurs composés allélopathiques différents. Ces métabolites jouent un rôle important dans la compétition vis-à-vis des ressources fondamentales que sont la lumière et les ressources nutritives, dans les processus de défense des plantes contre leut’~ prt:Jal~urs, el dans la coopération intra et interspécifique. Les enjcux de l’allélopathie sont cOlIsid~r(lbles puisqu’elle permettrait de substituer aux traitements « chimiques » coûteux et risqués, des molécules d’origine naturelle, actives à faibles doses et aisément biodégradables, dans la lutte contre les mauvaises herbes par exemple. Les recherches sur le domaine se multiplient ainsi depuis une vingtaine d’années, mais plutôt en domaine terrestre. Certains métabolites allélopathiques sont déjà utilisés comme herbicides naturels (Silkina et al., 2009). A terme, de nouvelles perspectives pourraient émerger, (i) en lien notamment avec la remédiation des écosystèmes, c’est-à-dire en intégrant ces interactions allélopathiques qui ne sont encore que rarement prises en compte dans les scénarios de gestion des écosystèmes aquatiques et de leurs ressources (voir Chen et al., 2012; Rojo et al., 20B ; Shao et al., 2013; Laabir et al., 2013 pour des écosystèmes côtiers), voire (ii) avec le développement d’application cosmétiques ou pharmaceutiques en lien avec les propriétés antibiotiques de certaines des molécules métabolisées par les macrophytes (Smida et al., 2010). L’allélopathie explique par ailleurs et en partie le caractère invasif de certaines espèces.

Situation géographique de la Mare aux Hippopotames de Bala 

La mare aux hippopotames de Baia (carte 1) est un lac naturel, avec une superficie variant saisonnièrement de 80 à 350 ha (Béarez, 2003) et une capacité de [‘ordre de 0,14 MmJ
• Elle est localisée dans le village de Baia, département de Satiri à une soixantaine de kilomètres au Nordest de Bobo-Dioulasso. Cette mare, est située entre les longitudes Ouest 040 08′ 58″ et 040 10′ 20″ et les latitudes Nord 11 0 33′ 13″ et 11 0 34’ 55″. Elle est en communication permanente avec le fleuve Mouhoun qui est l’une de ses sources d’approvisionnement en eau (Béarez, 2003). Elle est située à l’intérieur d’une aire intégralement protégée (1a Mare et la totalité de son bassin versant) à laquelle el1e donne un atout particulier à travers sa population d’hippopotames et sa forte colonie d’oiseaux. Zone humide par cxcel1cncc, tOllte b Réserve est listée p;’lrmi les quinze sites RAMSAR (Convention internationale sur les zones humides) et parmi les onze Biosphères UNESCO au Burkina Faso en 1987.

Situation géographique du réservoir de Boura

Le lac du banage de Boura (Il °02’N, 2°30’W) est situé dans la commune de Boura à 50 km de Léo, chef-lieu de la province de la Sissili et à environ 200 km à l’Est de Bobo-Dioulasso (carte 2). Ce réservoir de 4,2 Mm3 a été créé en 1983 sur l’affluent principal de la rivière Kabarvaro pour répondre aux besoins pastoraux, humains et agricoles des populations riveraines. Son bassin versant (110 km2 ) est intensément cultivé, principalement à des fins vivrières. Le réservoir soutient l’irrigation de plusieurs périmètres situés tant sur les rives du réservoir (environ 30 hectares de cultures maraîchères et de maïs) qu’en aval de la digue (de l’ordre de 75 hectares de riziculture et de maïs) et exploités tant durnnt la saison des pluies qu’en contre saison. Une quarantaine de pêcheurs exploitent le site tandis que de très nombreux troupeaux viennent s’y abreuver, notamment en saison sèche, ce point d’eau étant l’un des rnres pérennes de toute la province de la Sissili.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
Ière PARTIE : GENERALITES
I. LE PHYTOPLANCTON
II. CERATOPHYLLUMSUBMERSUMLinné, 1763 (c. submersum L., 1763)
III. L’ALLELOPATHIE
IIème PARTIE: ETUDE EXPERIMENTALE
I. PRESENTATION DES MILIEUX D’ETUDE
I. 1. Situation géographique de la Mare aux Hippopotames de Bala
I. 2. Situation géographique du réservoir de Boura
I. 3. Situation géographique du réservoir de Bama
I. 4. Climat et hydrographie des sites d’études
I. 5. Sols et végétation de,s sites d’études
II. MATERIEL ET METHODES
II. 1. Matériel biologique
II. 2. Matériel technique
II. 3. Méthode d’étude
II. 3. 1. Préparation des solutions issues de la macération de plants secs de Ceratophy/lum submersum
II. 3. 1. 1. Solution aqueuse
II. 3. 1. 2. Solution méthanolique
II. 3. 2. Préparation des solutions issus de la macération de poudre de Ceratophy/lum submersum
II. 3.2. 1. Extraction méthanolique
II. 3. 2. 2. Solution méthanolique
II. 3. 3. Préparation des gammes de concentration en Ceratophy/lum submersum et l’inoculation
II. 3. 3. 1. Gammes de concentration à base de solutions aqueuses de plants secs de Ceratophyllum submersum (expérimentation 1)
II. 3. 3. 2. Gammes de concentration à base de solutions méthanoliques de plants secs de Ceratophyllum submersum (expérimentations 2 et 3)
II. 3. 3. 3. Gammes de concentration à base de solutions méthanoliques de poudre de Ceratophyllum submersum (expérimentation 4)
II. 3. 4. Mesure des rendements photosynthétiques et de la chlorophylle au phytoPAM
II. 4. Analyses statistigyes
III. RESlTLTATS
III. 1. Effet des solutions aqueuses de plants secs de Ceratophy/lum submersum sur le phytoplancton (expérimentation 1)
III. 1. 1. Rendements photosynthétiques théorique (Y) et effectif(AL+Y)
III. 2. Effet des solutions méthanoliques de plants secs’ de Ceratophyllum submersum sur le phytoplancton (expérimentation 2 et 3)
III. 2.1. Expérimentation 2
III. 2. 1. 1. Rendements photosynthétiques théorique (Y) et effectif (AL+Y)
III. 2. 1. 2. Evolution de la biomasse en chlorophylle
III. 2.2. Expérimentation 3
III. 2. 2. 1. Rendements photosynthétiques théorique (Y) et effectif (AL+Y)
III. 2. 2. 2. Evolution de la biomasse en chlorophylle
III. 3. Effet des extraits méthanoliques de poudre de Ceratophyllum submersum sur le phytoplancton (expérimentation 4)
III. 3. 1. Rendements photosynthétiques théorique (Y) et effectif (AL+Y)
III. 3.2. Evolution de la biomasse en chlorophylle
III. 4. Comparaison entre les rendements photosynthétiques des solutions méthanoliques des plants secs et des extraits méthanoliques de poudre de Ceratophyllum submersum
III. 4. 1. Comparaison des rendements photosynthétiques théoriques (Y)
III. 4. 2. Comparaison des rendements photosynthétiques effectifs (AL+Y)
III. 5. Récapitulatif des effets des différents solutions de Ceratophyllum submersum sur les rendements photosynthétiques
IV. DISCUSSION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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