Première partie : les particularités des algues

Introduction
Les algues ont été un élément essentiel dans la formation de la vie sur
terre. Il y a des milliards d’années, elles étaient la première forme de vie
à apparaître à la surface du globe. Ce sont les algues bleues qui semblent
être les premiers représentants du monde végétal. De nos jours, les
algues fossiles imprégnées de calcaires ont une importance considérable
en géologie. Il existe à notre époque une multitude d’espèce d’algue, vivant
en eau douce ou en eau salée. En effet, les algues sont très différentes
des plantes supérieures, des plantes terrestres. Qu’elles sont les
particularités de ces plantes aquatiques ? Comment peut-on utiliser les
algues à bon escient, et que peut on trouver comme effets néfastes de
certaines variétés sur la terre ? Nous verrons dans un premier temps ce
qu’est véritablement une algue, ses particularités, les différents types
d’algues et leur mode de reproduction. Puis nous définirons l’utilité des
algues dans certains domaines, puis les menaces qu’elles peuvent
présenter.
Première partie : les particularités des algues
L’étude des algues s’appelle la phycologie (du grec phykos, algue) ou
algologie (du latin alga, algue).
Les algues sont tout d’abord définies comme un groupe d’organismes appartenant
au monde végétal. Mais elles présentent des structures différentes des plantes
supérieures, des plantes terrestres : les algues n’ont ni racine, ni tige, ni feuille,
ni fleur. L’appareil végétatif a donc une structure simple, il est appelé thalle. Les
algues font donc parti des thallophytes. Ce sont aussi des végétaux
chlorophylliens.
La répartition des algues dans les milieux aquatiques est liée à leurs couleurs. On
peut en effet trouver :
- les algues vertes : la chlorophylle y est prépondérante. Ces algues ont
besoin de beaucoup de lumière, elles vivent donc prés de la surface, en eau
douce ou en eau salée.
- Les algues brunes : la chlorophylle chez elles est associée à un pigment
brun, la flucoxantine. Elles vivent à une profondeur plus grande que les
algues vertes
- Les algues rouges : elles vivent dans les zones profondes et sombres,
grâce a un pigment présent, la phycoérythrine, qui retient les rayons de
courte longueur d’onde.
- Les algues bleues : elles sont généralement de petites tailles, souvent
microscopiques. Elles présentent des caractères communs avec les
bactéries. La chlorophylle y est présente en forte proportion.
Certaines algues présentent des caractères très particuliers : les diatomes, à
cellule unique, ont une carapace siliceuse. Mortes, elles tombent au fond de l’eau.
Les lithothamniums déposent de grandes quantités de calcaires.
Les algues ont cependant un point communs avec les plantes supérieures : elles
réalisent le principe de la photosynthèse. L’eau (H2O) est décomposé :
l’hydrogène H sert à réduire le gaz carbonique (CO2) et permet la formation de
sucres (C6H12O8), et l’oxygène est libéré.
Les scientifiques classent les différents types d’algues de façon bien précise :
les algues dont le noyau des cellules n’est pas délimité par une double membrane,
sont regroupées dans le règne des monères (procaryote). Dans les algues dont le
noyau est limité par une double membrane (eucaryote), on trouve les algues
unicellulaires, qui sont placées dans le règne des protistes, et les algues
pluricellulaires, qui sont intégrées au règne des végétaux.
Le mode de reproduction des algues et les éléments mis en jeux a fortement
évolués au cours des deux derniers milliards d’années. La reproduction sexuée
fait intervenir des cellules spécialisées, les gamètes. Il y a des millions d’années,
ces gamètes ne présentaient aucune différence morphologique, puis les cellules
sexuelles femelles se sont différenciées. On a ainsi pu faire la différence entre
l’organe reproducteur femelle et l’organe reproducteur male. La reproduction
des algues est donc un point très important à étudier dans l’évolution des
organismes. Les gamètes ne possèdent qu’un seul exemplaire de leur matériel
génétique. On dit qu’elles sont haploïdes. La rencontre et la fusion de deux
gamètes de sexes différents forme un œuf ou zygote. Le matériel génétique est
alors présent en deux exemplaire : c’est une cellule diploïde.
Il existe trois cycles de reproduction différents chez les algues :
- Les cycles mono génétiques : chaque thalle est unisexué et haploïde, il
produit donc un seul type de gamète. La rencontre de sexes différents donne
un zygote (œuf) diploïde qui évolue en thalle, soit male, soit femelle.
-
Les cycle di génétiques : l’œuf diploïde évolue en thalle (appelé
meïosporophyte). Celui-ci produit des spores femelles et mâles. Les spores
évoluent en thalle unisexué haploïde qui produit les gamètes. Par exemple
le cas de l’ulve :
- Les cycles tri génétiques : le zygote diploïde évolue en carposporophyte
(généralement fixé comme un parasite sur la gamétophyte femelle) qui donne
des carpospores qui évolueront en meïosporophytes.
Quels que soient les grands groupes systématiques, les gamètes mâles sont
toujours émis dans le milieu environnant ; à l'exception des algues rouges, ce
sont des cellules généralement mobiles pourvues de flagelles. Les gamètes
femelles ont un comportement plus variable. Ils sont tantôt disséminés et
mobiles de même taille que les gamètes mâles (algues vertes) ou bien plus gros
comme chez certaines algues brunes ; tantôt immobiles mais disséminés, comme
chez les algues brunes Fucophycées. Chez ces dernières c'est grâce à l'émission
de substances d'attraction sexuelle appelées phéromones que le gamète femelle
attire les gamètes mâles mobiles. Enfin, les gamètes femelles sont chez certains
groupes retenus par le gamétophyte; le zygote issu de la fécondation se
développe sur le gamétophyte porteur.
Indépendamment de la diversité des types de gamètes et de gamies, les algues
montrent de nombreuses aberrations dans leur reproduction sexuée. L'absence
de gamètes du sexe opposé
peut se traduire, dans certains cas de dégradation extrême de la fécondation,
par l'apparition de nouveaux individus à partir d'un des deux types de gamètes.
Quoi qu'il en soit, la reproduction chez les algues se manifeste de manière
discrète et les cellules spécialisées sont en général difficiles à observer sans
l'usage du microscope. Toutefois, chez les genres Halimeda et Caulerpa (algues
vertes), la reproduction concerne la totalité du thalle qui se transforme
intégralement en gamètes (holocarpie) et qui disparaîtra après leur émission. Le
cas des Halimeda est remarquable puisque le thalle se décolore et les cellules
renfermant les gamètes émergent en bouquets verts à la surface des articles
blanchis.
Halimeda en reproduction
Les algues se développent selon certains critères et selon certaines espèces que
nous allons voir :
Le facteur eau :
L'eau est indispensable à la vie des algues. L'alternance des émersions et des
immersions détermine l'apparition de ceintures d'algues parfaitement définies
sur les côtes de la Manche et de l'Atlantique mais aussi en Méditerranée.
La salinité :
La salinité en Méditerranée varie de 36,4 à 39,5 °/°° (environ 36,4 à 39,5
grammes de sels pour 1000g d'eau soit pour environ 1 litre d'eau) alors qu'elle
n'est que de 35 °/°° dans l'Océan. Les espèces euryhalines tolèrent
d'importantes variations de salinité: elles peuvent vivre à proximité des
embouchures de fleuves ou même dans des lagunes saumâtres voire des flaques
où la salinité varie brutalement ( pluies, évaporation..) ou encore dans la zone
intertidale; elles ont souvent une large distribution géographique.
Ex: Ulves, Entéromorphes, certains Fucus, Ceramium....
Les espèces sténohalines ne tolèrent pas de grandes variations de salinité: elles
sont localisées plus profondément.
Le potentiel hydrogène ou pH de l'eau de mer qui est alcalin à cause de la
présence de carbonates (pH>7) peut varier rapidement dans l'eau des mares
côtières notamment; en effet le pH augmente avec l'accroissement de
l'absorption du dioxyde de carbone par les algues sous l'effet de
l'ensoleillement (lumière et température qui favorisent la photosynthèse).
Les substances polluantes :
Elles ont des effets variables sur les espèces et les peuplements.
-Les espèces thionitrophiles tolèrent des eaux riches en composés soufrés
(thio) et azotés (nitro) issus de fermentations organiques ou du lessivage de sols
contenant un excès de produits fertilisants.
Ex: Colpomenia perigrina , Colpomenia sinuosa, Cutleria multifida , Ulva rigida,
Ulva lactuca , Enteromorpha prolifera,...
Souvent l'enrichissement de l'eau ou eutrophisation en substances nutritives
pour les algues par les eaux ménagères ou l'excès d'engrais est responsable de
la prolifération d'algues vertes (les fameuses "marées vertes" qu'on rencontre
en Bretagne, dans la lagune de Venise ou dans l'Adriatique) ou de l'apparition du
phénomène des "eaux colorées" provoqué par la prolifération d'algues rouges
planctoniques souvent toxiques pour les élevages de coquillages et l'Homme.
Certaines espèces ne tolèrent que des eaux pures, régressent et disparaissent
avec l'accroissement des rejets en mer, c'est le cas de Cystoseira sticta ,
endémique de Méditerranée et excellent indicateur (biologique) de pollution.
La nature chimique du substrat :
La nature chimique du substrat semble ne pas intervenir, les algues puisant leurs
substances nutritives directement dans l'eau.Pourtant, on connaît le cas de
Rissoella verruculosa qui ne pousse que sur des substrats riches en silicates et
ne vient pas sur calcaire: elle est dite calcifuge.La charge en matières organiques
des substrats meubles (sables et vases) aurait un rôle non négligeable sur la
répartition d'algues du genre Caulerpa.
Substrat de type meuble
Le facteur lumière :
C'est un facteur indispensable à la vie des algues qui agit quantitativement et
qualitativement sur ces végétaux photosynthétiques. En effet, l'intensité
lumineuse qui parvient à une certaine profondeur dépend de la turbidité de l'eau
mais en même temps la hauteur d'eau traversée modifie aussi la composition
spectrale de cette lumière. L'absorption de lumière dépend de la transparence
des eaux qui peut varier de quelques cm dans les zones portuaires à 200 mètres
dans les Baléares, de quelques cm à 40 mètres dans l'Atlantique nord!
Soulignons que les aménagements littoraux provoquent la remontée de la
profondeur de compensation qui est en moyenne d'une trentaine de mètres et la
réduction de la zone littorale où est implanté le phytobenthos végétal.
Dans la zone côtière on rencontre des algues photopiles qui ont besoin d'une
quantité de lumière importante alors que les algues dites sciaphiles qui ont des
besoins en lumière plus réduits occupent des profondeurs plus importantes.
Pourtant on peut assister à la remontée d'espèces sciaphiles Ex: Halimeda tuna
dans des eaux superficielles à la faveur de conditions topographiques favorables
(fissures, anfractuosités, surplombs rocheux) ou profitant du couvert d'autres
algues.
En Méditerranée, la zone oligophotique (= qui jouit de peu de lumière, entre 200
et 500 m) et la zone aphotique (= qui est privée de lumière, à patir de 500 m et
au delà) constituent le système aphytal où la quantité de lumière est trop faible
voire absente pour permettre le développement des végétaux.
L'absorption des radiations lumineuses dépend des longueurs d'onde des
radiations lumineuses. En effet, lors de la pénétration de la lumière en milieu
aquatique, les radiations rouges de longueur d'onde supérieure à 600 nm, sont
absorbées entre 0 et15 mètres de profondeur, puis les jaunes et les orangées
alors que les radiations vertes et bleues disparaissent plus profondément entre
75 et 100 mètres; à 200 mètres subsiste une faible quantité de radiations
bleues. Les algues possèdent des pigments (Chlorophylles et pigments
surnuméraires) qui absorbent ces radiations. Ainsi la chlorophylle (algues vertes)
absorbe les radiations lumineuses dans le rouge et le bleu (et réfléchit les
autres radiations qui sont donc responsables de la couleur verte de ce pigment).
Les algues ont de nombreux prédateurs Invertébrés et Vertébrés qui les
consomment mais c'est l’action prédatrice de l'Homme qui représente la menace
la plus grave puisqu'il peut réduire l'aire de distribution de certaines espèces ou
même les menacer d'extinction par prélèvement direct, par le rejet de déchets,
la pollution des eaux et des rivages, l'introduction de nouvelles espèces (Ex:
Caulerpa taxifolia, Sargassum muticum), les aménagements littoraux
destructeurs...
En effet, on a montré que les aménagements littoraux provoquent la remontée
de la profondeur de compensation qui est en moyenne d'une trentaine de mètres
en Méditerranée et la réduction de la zone littorale où est implanté le
phytobenthos végétal.
La nutrition des algues est aussi particulière :
Ce sont des végétaux photosynthétiques qui réalisent, en présence de lumière, la
fabrication ou synthèse des substances organiques nécessaires à leur vie à
partir de substances inorganiques prélevées dans le milieu comme l’eau, les sels
minéraux et le dioxyde de carbone. Ces synthèses consomment de l’énergie
fournie par la lumière solaire qui est captée par des pigments chlorophylliens.
Les algues sont donc capables de se nourrir, contrairement aux animaux, à partir
d’éléments inorganiques, on les dit autotrophes par photosynthèse. Certaines
pourtant sont capables d'utiliser des matières organiques du milieu (on les dits
hétérotrophes).
Elles respirent aussi différemment du monde végétal supérieure :
La respiration est un transfert d'énergie des molécules organiques (énergie
chimique potentielle) fabriquées au cours de la photosynthèse. Ces molécules
organiques sont appelées métabolites , elles serviront en effet à tous les
travaux cellulaires (synthèses, sécrétions, transferts, reproduction,
mouvements des cellules reproductrices..) et sont dégradées au cours de
réactions qui libèrent de l'énergie: l'ensemble est le catabolisme. Le glucose est
le substrat respiratoire essentiel, présent dans la cellule sous forme de glucosephosphate.
Deuxième partie : l’utilité des algues
a) dans le domaine alimentaire
b) dans le domaine de la botanique
Les formes microscopiques, qui sont pour la plupart unicellulaires et
planctoniques constituent un maillon essentiel de la chaîne alimentaire dans tous
les milieux aquatiques. Mais les algues ont aussi d’autres tâches importantes.
A) L’utilité des algues dans le domaine alimentaire
Nous allons, grâce a un TP, essayer de déterminer la présence d’un élément
présent dans une algue crue et cuite, le glucose (important dans l’alimentation).
Matériel : 2 béchers
- un chauffe eau
- de l’eau distillée
- deux bandelettes de détection du glucose
- deux morceaux d’algues frais
Protocole : avec une algue crue : prendre une algue fraîche, un assez bon
morceau, puis la découper en plusieurs morceaux. Placer ces morceaux dans un
bécher, puis remplir d’eau distillée. Agiter légèrement le mélange. Tremper une
bandelette de détection de glucose.
Avec une algue cuite : prendre une algue fraîche, la couper en
plusieurs morceaux que l’on place dans un bécher rempli d’eau distillée. Placer le
bécher sur un chauffe-eau, et attendre quelques minutes la cuisson de l’algue.
Enlever le bécher de la chauffe eau et tremper une bandelette de détection du
glucose.
On peut voir à la suite de ces deux expériences, que les deux bandelettes de
détection de glucose sont positives. Donc l’algue cuite ou crue contient du
glucose.
C’est une véritable gastronomie aux algues qu’il faut inventer ! En effet, les
algues dans l’alimentation peuvent être très bénéfiques. Outre leurs propriétés
épaississantes, gélifiantes ou stabilisantes, bien connues et largement utilisées
par des industries agro-alimentaires, elles ont aussi des propriétés
nutritionnelles intéressantes en alimentation humaine. L’eau de mer offre une
composition remarquablement constante. Elle contient en solution tous les
éléments nécessaires au maintien de la vie, éléments que les algues absorbent et
concentrent dans leurs tissues.
Les algues peuvent être utilisées dans une amélioration du confort des
diabétiques. En effet, certain polysaccharides issus d’algues des côtes
françaises peuvent moduler l’absorption intestinale du glucose et la réponse
insulinique à l’alimentation. Par ailleurs, des oligosaccharides extraits d’algues
peuvent améliorer l’équilibre de la flore intestinale du colon, en favorisant la
croissance des bactéries bifides considérées comme favorables pour la santé.
Ces bactéries sont actuellement largement utilisées dabs des préparations à
base de lait. Peu caloriques, riches en vitamines et en minéraux, les algues
alimentaires sont source de polysaccharides divers, très différents de ceux
provenant des végétaux terrestres. Ces polysaccharides représentent entre 30
% et 70 % du poids sec des algues, selon l’espèce.
Le nori, est un cas vraiment particulier dans l’alimentation. Cette algue est la plus
consommée dans le monde. Le terme de Nori désigne au Japon un produit élaboré
à partir des différentes variétés de Porphyra qui y sont aujourd’hui cultivées.
Celles-ci sont longuement lavées à l’eau douce, broyées, puis disposées en fines
couches dans des moules mis à sécher. Les feuilles obtenues servent
d’enveloppes aux rouleaux de riz cuit: les sushis, ou, après émiettement,
d’aromates pour la viande ou le poisson. Ce type de produit disponible également
sur ce site n'est pas fabriqué en France, il est importé. En revanche, on trouve
plus facilement, sous ce même nom de nori, du porphyra tenera sauvage
provenant des côtes bretonnes, vendéennes, charentaises... déshydraté et
présenté en branches ou en paillettes plus faciles à employer. La France n’ayant
pas de tradition de consommation de cette algue, c’est en effet le nom de nori
qui a été logiquement retenu pour sa commercialisation. Et le nori, c'est: 5 fois
plus de calcium que le lait, 2 fois plus d’iode que les coquillages, 7 fois plus de fer
que les épinards!
Composition moyenne (en %)
Protéine Lipide Glucide Fibre
Minéraux
Eau
s
s
s
s
12
32
0,6
40
6
9,4
Teneur en vitamines (pour 100 g)
A
B1
B2
B6
(IU) (mg) (mg) (mg)
B12
C
(µg) (mg) Niacine(mg)
44,5 0,20 1,75
29
1,04
20
10
Teneur en sels minéraux (pour 100 g)
Calcium Fer Iode Phosphore
470 mg
23 0,5
mg mg
510 mg
Ces chiffres sont significatifs de l’immense intérêt diététique du nori. Et ces
tableaux sont loin d’être exhaustifs. Le Nori contient également du magnésium,
du potassium, du souffre... et, de l’aluminium au zinc, tous les oligo-éléments
nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme, ainsi que les huit sortes
d'acides aminés dont celui-ci a un besoin quotidien indispensable.
Parcs à huîtres recouvert de nori au début de l'été.
La spiruline est aussi une algue utilisée dans l’alimentation : ici nous allons voir
différentes utilisation de la spiruline dans des recettes de cuisines.
Elle croît à l’état naturel dans des lacs saumâtres des régions chaudes de la
Terre et a toujours représenté pour leurs riverains une source majeure, sinon
indispensable, de protéines et de vitamines. Les Aztèques du Mexique la
récoltaient et consommaient traditionnellement, et aujourd’hui encore, on en
retrouve une bonne proportion dans un spécialité connue au Tchad sous le nom de
dihé. La spiruline est à ce jour l’aliment le plus riche en protéines connu (60 à
70% en poids sec, contre 15 à 20% pour la viande) et, de surcroît, ses protéines
contiennent à des taux élevés tous les acides aminés essentiels. Consommée
régulièrement à raison d'un ou deux grammes par jour, elle renforce les
défenses immunitaires et stimule l'effort physique ou intellectuel. Elle est aussi
tout indiquée aux jeunes enfants, aux femmes enceintes et aux convalescents,
chez qui quatre ou cinq grammes par jour pourront utilement être administrés en
cures de trois semaines.
Le riz à la spiruline:
Du millet est utilisé dans la recette originale du dihé, il est remplacé ici par une
céréale plus courante sur les étagères de nos cuisines: le riz. Faire revenir une
gousse d'ail et deux oignons émincés, avec des baies roses, du poivre vert et un
soupçon de piment. Ajouter à ce mélange lorsqu’il est cuit , une cuillère à soupe
de spiruline dissoute dans un peu d’eau, puis mixer et verser la purée obtenue
sur le un bol de riz cuit dans deux fois et demie son volume en eau.
Porto-flip:
Cette boisson traditionnelle a un effet coup de fouet d’autant plus efficace qu’il
est redoublé par la présence de spiruline. Bien mélanger au mixer un jaune d’oeuf
cru très frais, un petit verre de Porto et une demi cuillère à café de spiruline.
Servir aussitôt.
B)
Dans le domaine de la botanique
L’emploi des produits à base d’algue marine peut améliorer significativement le
développement et la qualité des végétaux. Au 11è siècle, les paysans des côtes de
Bretagne et du Portugal utilisaient déjà les algues comme amendement pour
améliorer et maintenir la fertilité de leur sol. Les orientaux en avaient déjà
réalisé les bienfaits quelques siècles auparavant. Des recherches démontrent
alors que les algues améliorent la qualité des cultures, même appliquées à de
faibles doses. Des produits concentrés, sous forme de farine ou de liquide,
commencent à être distribués. La popularité des algues n'a cessé d'augmenter
depuis.
Aujourd'hui, les produits fertilisants à base d'algues font maintenant partie de
tout bon étalage de jardinerie.
Les recherches démontrent que les apports d'algues, aux doses et aux périodes
recommandées provoquent une augmentation de la croissance, de la résistance et
de la qualité des végétaux.
L'analyse de la composition des algues fraîches montre qu'elles contiennent
entre 50 et 60 oligo-éléments différents en faibles doses. Une vingtaine
d'acides aminés, des enzymes, des antibiotiques et des hormones de croissance
végétales peuvent aussi être décelés.
Pour plusieurs auteurs, les propriétés des algues proviennent des nombreux
oligo-éléments.
Les algues possèdent des cytokinines et des auxines. Les cytokinines participent
activement à la division cellulaire et à la formation des membranes. Les auxines
et les gibbérellines favorisent l'élongation cellulaire.
Aujourd'hui, dans le commerce, on trouve les algues marines sous formes
d'extrait liquide à différentes concentrations, de poudre à diluer. Vu leur
facilité d'utilisation, ce sont les extraits liquides qui sont les plus populaires
chez les consommateurs.
En fertilisant foliaire, les formes liquides et les poudres à diluer permettent
d'obtenir un effet beaucoup plus rapide qu'une application dans le sol. Les
feuilles absorbent directement ces extraits et transmettent les éléments
nutritifs et les substances actives aux autres cellules par l'intermédiaire de la
sève.
Les algues présentent donc beaucoup d’avantages dans le domaine de
l’alimentation et dans le domaine de la botanique, ou elles sont très utiles.
les algues marines constituent pour l'Homme une fabuleuse richesse
renouvelable dont on n'exploite seulement qu'une faible part du gisement
existant, et dont on ne profite que fort peu.
Elles peuvent vous apporter un meilleur équilibre alimentaire, une bonne
prévention des maladies dites "de civilisation", une santé améliorée dans de
nombreux domaines, et une plus grande beauté, c'est-à-dire une bien meilleure
qualité de vie après laquelle nous courons tous sans, le plus souvent, la trouver.
Grâce aux techniques modernes de préparation, de conservation et de
conditionnement, les algues sont aujourd'hui à la portée de tous. Alors, à vous
maintenant de profiter pleinement de ces concentrés potentiels de santé et de
beauté en passant aux actes, ou devrais-je plutôt dire: en passant aux algues !...
Pour cela, il vous suffit simplement de penser à les mettre dans votre cuisine,
dans votre pharmacie familiale, et dans votre salle de bain.
Conclusion
Les algues, en tant que produit alimentaire, bénéficient d'une faible notoriété,
faute d'informations et en raison de leur goût. Mais elles sont considérées
comme des produits naturels et bons pour la santé par la majorité des gens.
Elles peuvent vous apporter un meilleur équilibre alimentaire, une bonne
prévention des maladies dites "de civilisation", une santé améliorée dans de
nombreux domaines, et une plus grande beauté, c'est-à-dire une bien meilleure
qualité de vie après laquelle nous courons tous sans, le plus souvent, la trouver.
Grâce aux techniques modernes de préparation, de conservation et de
conditionnement, les algues sont aujourd'hui à la portée de tous. Alors, à vous
maintenant de profiter pleinement de ces concentrés potentiels de santé et de
beauté en passant aux actes, ou devrais-je plutôt dire: en passant aux algues !...
Pour cela, il vous suffit simplement de penser à les mettre dans votre cuisine,
dans votre pharmacie familiale, et dans votre salle de bain.