La dynamique des cyanobactéries dans un lac boréal à travers les années

RÉSUMÉ Les cyanobactéries constituent un groupe d’organismes photoautotrophes ubiquistes, dont certaines espèces sont capables de produire des toxines nuisibles pour la qualité de l’eau et la santé humaine. Depuis plusieurs décennies, la fréquence et l’intensité des efflorescences de cyanobactéries augmentent à l’échelle mondiale. Dans les écosystèmes boréaux, la dynamique saisonnière des cyanobactéries demeure insuffisamment étudiée malgré leur recrudescence entre 2020 et 2022. C’est dans ce contexte que s’inscrit la présente recherche, visant à documenter la composition et la dynamique des communautés cyanobactériennes dans le lac Fortune, situé en Abitibi-Témiscamingue (Québec, Canada). La problématique de cette étude repose sur deux constats : d’une part, la rareté des travaux portant sur la saison froide dans les lacs nordiques, souvent supposée peu productive en raison de la couverture de glace et de la faible disponibilité lumineuse ; d’autre part, le besoin croissant de comprendre l’influence des apports en nutriments et du carbone organique dissous (COD) sur la structure et la dynamique des cyanobactéries. La méthodologie employée s’appuie sur un suivi intensif de la colonne d’eau du lac Fortune entre les années 2020, 2021 et 2022. Des échantillons ont été prélevés à différentes profondeurs et saisons. Les analyses avec excel et R ont porté sur la composition taxonomique des cyanobactéries, la mesure de paramètres physico-chimiques. Des analyses statistiques multivariées ont permis d’établir les corrélations entre les abondances cyanobactériennes et les variables environnementales. Les résultats révèlent une forte dominance du genre Planktothrix, présent dans l’hypolimnion même sous faible luminosité, accompagné de Aphanizomenon et Limnothrix, tandis que Microcystis a été observé de manière ponctuelle. La dynamique saisonnière met en évidence des pics d’abondance en été et en automne, mais également la persistance d’une biomasse non négligeable durant l’hiver. Les analyses montrent que les concentrations en phosphore total et en COD constituent les facteurs les plus déterminants de la structuration des communautés, surpassant largement l’influence de la température et du pH. Ces résultats remettent en question le paradigme selon lequel les lacs boréaux sont biologiquement inactifs en hiver. La présence de proliférations hivernales suggère des stratégies d’adaptation particulières des cyanobactéries . En comparaison avec d’autres études réalisées dans les lacs tempérés et boréaux, la spécificité du lac Fortune réside dans l’importance relative du COD comme facteur de structuration, alors que les recherches antérieures ont davantage mis l’accent sur la température et l’azote. Ces observations présentent des implications écologiques et de gestion majeures. D’une part, elles renforcent la nécessité de surveiller les lacs boréaux en hiver. D’autre part, elles invitent à renforcer le contrôle des apports en nutriments, donc de matières carbonées, afin de prévenir les conditions favorables aux efflorescences. En conclusion, cette étude contribue à une meilleure compréhension de la dynamique interannuelle et saisonnière des cyanobactéries dans les lacs boréaux et ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur la production de toxines, les interactions avec d’autres groupes phytoplanctoniques et les impacts potentiels du changement climatique. ABSTRACT Cyanobacteria constitute a group of ubiquitous photoautotrophic organisms, some species of which are capable of producing toxins harmful to water quality and human health. Over the past several decades, the frequency and intensity of cyanobacterial blooms have been increasing worldwide. In boreal ecosystems, however, the seasonal dynamics of cyanobacteria remain insufficiently studied. Against this backdrop, the present research aims to document the composition and dynamics of cyanobacterial communities in Lake Fortune, located in Abitibi-Témiscamingue (Québec, Canada). The study is motivated by two key observations: first, the scarcity of research focusing on the cold season in northern lakes, which are often assumed to be unproductive due to ice cover and limited light availability; and second, the growing need to understand the influence of nutrient inputs and dissolved organic carbon (DOC) on the structure and dynamics of cyanobacterial populations. The methodology relied on intensive monitoring of the water column of Lake Fortune between 2020, 2021 and 2022. Samples were collected at various depths and across different seasons. Data analyses performed using Excel and R focused on the taxonomic composition of cyanobacteria and the measurement of key physicochemical parameters. Multivariate statistical analyses were then applied to assess correlations between cyanobacterial abundances and environmental variables. The results revealed a strong dominance of the genus Planktothrix, persisting in the hypolimnion even under low light conditions, accompanied by Aphanizomenon and Limnothrix, while Microcystis appeared only sporadically. Seasonal dynamics highlighted peaks of abundance in summer and autumn, but also indicated the persistence of a non-negligible biomass during winter. Statistical analyses demonstrated that total phosphorus concentrations and DOC were the most influential factors structuring cyanobacterial communities, far exceeding the effects of temperature and pH. These findings challenge the paradigm that boreal lakes are biologically inactive during winter. The occurrence of winter blooms suggests specific adaptive strategies in cyanobacteria, such as efficient use of low light and tolerance to stratification. Compared with other studies conducted in temperate and boreal lakes, Lake Fortune is distinguished by the prominent role of DOC as a structuring factor, whereas previous research has primarily emphasized temperature and nitrogen. These observations carry important ecological and management implications. On the one hand, they underscore the need for winter monitoring of boreal lakes. On the other hand, they highlight the importance of controlling nutrient inputs in order to prevent conditions favorable to cyanobacterial blooms. In conclusion, this study provides new insights into the interannual and seasonal dynamics of cyanobacteria in boreal lakes and opens promising perspectives for future research, particularly on toxin production, interactions with other phytoplankton groups, and the potential impacts of climate change.

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