Contribution à l’étude de la diversité, de la dynamique spatio-temporelle, de la biomasse

Contribution à l’étude de la diversité, de la dynamique spatio-temporelle, de la biomasse

CLASSIFICATION ACTUELLE DES ALGUES

Aujourd’hui, encore, la classification des algues repose, sur le principe de la coloration (présence des pigments). Les pigments et la couleur ont depuis longtemps constitués un caractère important dans la classification des algues. Lamouroux (1813) fut le premier à proposer une classification des algues d’après leur couleur. Cette idée de classification fut reprise par Harvey (1836) qui distingua 4 groupes : Melanospermae (brun noir) ; Rhodospermae (rouge) ; Chlorospermae (vert) et Diatomaceae (doré). Cette classification fut, également, reprise par Pascher (1931) qui distingua : les algues rouges (Rhodophyta) ; les algues « brundoré » (Chromophyta – Cryptophyta) ; les algues vertes (Chlorophyta) et les algues bleues (Cyanophyta). Selon Perez (1997), le monde marin abrite trois à quatre groupes de végétaux distincts : vert, rouge, brun, bleu, alors que le monde terrestre est surtout (mais pas uniquement) un monde végétal vert. Les végétaux verts sont, d’après Perez (op. cit) les plus anciens, dérivant de premiers micro-organismes photosynthétiques sans doute voisins de nos cyanobactéries actuelles. Ils ont pu coloniser, depuis les océans, les rivières et les eaux douces, puis les terres émergées. Les dernières venues, les algues brunes sont essentiellement marines : elles n’ont pas eu le temps d’aborder l’espace terrestre (tableau 1). Ces distinctions d’âge et de couleur des différents règnes végétaux se retrouvent dans leur composition biochimique : pigments photosynthétiques, substances de réserve (amidon : α-1-4 glucanes) chez les verts et rouges et laminarane (β-1-3 glucanes) chez les bruns. Les constituants des parois cellulaires et extracellulaires sont la cellulose chez les verts, les agars et carraghénanes chez les rouges, les alginates chez les bruns (Kornprobst, 2005). Tableau 1. Les trois mondes des végétaux (d’après Kornprobst, 2005) Les végétaux améliorent leur capacité de photosynthèse grâce à ces pigments autres que la chlorrophylle a. Ils ne sont pas capables de réaliser la photosynthèse mais captent la lumière à laquelle la chlorophylle a n’est pas sensible pour lui en transmettre l’énergie. Ces « pigments accessoires » sont d’autant plus utiles aux algues qu’elles ne reçoivent qu’une lumière réduite (à 10 m sous la surface, l’intensité lumineuse a été divisée par 7 et presque toutes les radiations rouges ont disparu). La nature et l’abondance de ces pigments expliquerait selon certains auteurs dont LeClerk et Floc’h (2010), la succession verticale des algues, des vertes (toujours proches de la surface) aux brunes puis aux rouges (qui peuvent vivre plus au fond), (figure 2). 11 (1) (2) Figure 2. Spectre d’absorption de la lumière de quelques uns des pigments présents chez les algues marines (1) et pénétration de la lumière et limite approximative de profondeur de répartition des algues (2). (Sources : John, 1994 ; Cabioc’h et al., 1992)

Algues rouges ou Rhodophycées

Les Rodophycées forment un groupe homogène (monophylétique) possédant des plastes endosymbiotiques primaires (dérivant de bactéries qui ont vécu en symbiose à l’intérieur d’une bactérie rouge ancestrale) contenant un système membranaire (thylacoïdes à double paroi) portant des pigments chlorophylliens (chlorophylles a et d + caroténoïdes) et des bilichroprotéines (phycoérythrine rouge, phycocyanine bleue, allophycocyanine bleu turquoise) leur donnant une couleur qui varie du rose au rouge vif au violet et au vert (Perez, 1997 ; Cabioc’h et al., 2006). D’après Kornprobst (2005), la paroi cellulaire ne contient pas de cellulose mais des agars-agars ou des carraghénanes (polymères du galactose associés à des radicaux sulfates). Ces cellules, y compris les cellules sexuelles, sont dépourvues de flagelles.

Algues vertes ou Chlorophycées

D’un ancêtre commun avec les algues rouges actuelles, les algues vertes ont subi de profonds changements dans la structure des chloroplastes et ont évolué vers les plantes vertes, mousses, 12 hépatiques et plantes vasculaires constituant la lignée verte (Perez, 1997 ; Cabioc’h et al., 2006 ; Reymond et Jauzein, 2007). Les Chlorophycées sont toutes des algues eucaryotes à plastes verts renfermant de la chlorophylle a et de la chlorophylle b, associées à du β-carotène et à des xanthophylles identiques à celles des plantes supérieures. Toutefois, d’après Feldmann (1963), Feldmann & Magne (1964) ; les Chlorophycées des ordres tels que les Codiales, Derbesiales et Caulerpales, ainsi que quelques autres espèces, renferment en outre, dans leurs plastes des xanthophylles spéciales (siphonéine et siphonoxanthine). La morphologie de l’appareil plastidial est très variable selon les groupes et révèle une évolution très nette depuis les formes archéoplastidiées jusqu’aux formes néoplastidiées. Chez presque toutes les Chlorophycées, la substance de réserve fondamentale est de l’amidon vrai contenu sous forme de grains dans les plastes (Feldmann et Magne, 1964 ; Kornprobst, 2005).

Algues brunes ou Phéophycées

Les algues brunes, aussi nommées Phéophycées sont une classe d’algues de l’embranchement des Ochrophyta (Van Den Hoeck et al., 1995, De Reviers, 2003). Ce sont des algues qui utilisent comme pigment la chlorophylle c combinée à un pigment brun, la fucoxanthine. Elles sont moins diversifiées que les algues vertes, mais plus que les algues rouges. Leur taille varie de l’échelle microscopique à environ dix mètres de long. Elles sont presque exclusivement marines. Elles ne sont jamais unicellulaires et leurs cellules reproductrices mobiles (zoïdes) possèdent deux flagelles, l’un antérieur, l’autre postérieur, insérés sur le côté de la cellule (Feldmann, 1963 ; Daniel & Emmanuelle, 1989).

DIVERSITE DU GROUPE DES ALGUES MACROPHYTES

Combien existe-t-il d’espèces d’algues ? D’après Person (2010), il est difficile de répondre à cette question tant leur nombre est grand, leur diversité inconnue et leur recensement et classification en constante évolution. Les algues macrophytes ou macroalgues sont des organismes multicellulaires dont l’appareil végétatif est visible à l’œil nu, ce qui les distingue des microalgues. La base de données internationale sur les algues Algaebase (Guiry and Gury, 2014) recense environ 127.000 noms d’espèce, dont la majorité est constituée de microalgues. Il faut noter que les travaux de systématique moléculaire de ces 20 dernières années ont montré que notre connaissance de la diversité des algues était lacunaire. Des phénomènes tels que la convergence morphologique ou encore la plasticité phénotypique rendent difficile la détermination de la diversité spécifique à partir d’observations morpho-anatomiques seules et dressent un enjeu majeur dans le domaine de l’identification (Le Gall in Lagourgue, 2015). Selon Mathieu (2011), Il y aurait environ 9.000 espèces d’algues macrophytes marines. Ce nombre est largement au-delà des estimations de Cole et Sheath (1990) qui citent 4.437 espèces à travers le monde dont 2.540 espèces de Rhodophycées, 997 espèces de Pheophycées et 900 espèces de Chlorophycées (tableau 2).

Table des matières

Liste des abréviations, sigles et définitions
Liste des figures
Liste des tableaux
Résumé
Summary
Introduction générale
Contexte de l’étude
Justification et objectifs de l’étude
Approche méthodologique de l’étude
Inventaire des ressources algales, caractérisation de la biodiversité spécifique et cartographie de leur répartition
Détermination de la variation spatiale et temporelle des espèces
Estimation de la biomasse des principales espèces d’intérêt économique
Enquêtes socio-économiques sur les activités d’exploitation des algues et évaluation du potentiel
de valorisation des espèces d’intérêt économique
Chapitre 1 Synthèse bibliographique
1.1 Introduction
1.2 Evolution de la systématique des algues
1.2.1 Rappel historique sur la systématique des végétaux
1.2.2 Rappel historique sur la systématique des algues
1.3 Principaux critères de classification des algues
1.3.1 Evolution des principaux critères dans la classification des algues
1.3.2 Classification actuelle des algues
1.3.2.1 Algues rouges ou rhodophycées
1.3.2.2 Algues vertes ou chlorophycées
1.3.2.3 Algues brunes ou phéophycées
1.4 Diversité du groupe des algues macrophytes
1.5 Biologie et reproduction dans le groupe des algues macrophytes
1.5.1 Organisation de l’appareil végétatif des algues macrophytes
1.5.2 Reproduction dans le groupe des algues macrophytes
1.5.2.1 Reproduction sexuée
1.5.2.2 Reproduction asexuée
1.6 Ecologie des algues macrophytes marines
1.6.1 Facteurs écologiques responsables de la distribution des algues macrophytes
1.6.1.1 Lumière
1.6.1.2 Température
1.6.1.3 Salinité
1.6.1.4 Facteurs hydrodynamiques
1.6.1.5 Turbidité
1.6.2 Etagement des peuplements des algues macrophytes marines
1.6.3 Types d’habitat des algues macrophytes marines
1.7 Principales utilisations des algues macrophytes marines
1.7.1 Historique de l’utilisation des algues macrophytes marines dans le monde
1.7.1.1 Utilisation dans le domaine de l’alimentation humaine et animale
1.7.1.2 Utilisation dans le domaine agricole
1.7.1.3 Utilisation dans le domaine industriel
1.7.1.4 Utilisation dans le domaine énergétique
1.7.1.5 Utilisation dans le domaine médical, paramédical et pharmaceutique
1.7.1.6 Utilisation dans le domaine de la cosmétique
1.7.1.7 Utilisation dans le traitement des eaux usées
1.7.1.8 Utilisation dans le domaine des nouveaux matériaux
1.7.2 Historique de l’utilisation des algues macrophytes marines au Sénégal
1.8 Travaux anterieurs portant sur les algues macrophytes marines des côtes sénégalaises
1.8.1 Travaux portant sur la biodiversité des algues macrophytes marines au Sénégal
1.8.2 Travaux portant sur l’utilisation des algues macrophytes marines au Sénégal
Chapitre 2 Présentation du littoral sénégalais et des zones d’etude
2.1 Présentation de l’environnement marin et côtier du Sénégal
2.2 Facteurs hydro-climatiques du littoral Sénégalais
2.2.1 Dynamique des saisons maritimes
2.2.1.1 Saison froide
2.2.1.2 Transition saison froide – saison chaude
2.2.1.3 Saison chaude
2.2.1.4 Transition saison chaude – saison froide
2.2.2 Vents
2.2.2.1 Alizé maritime
2.2.2.2 Alizé continental ou Harmattan
2.2.2.3 Mousson
2.2.3 Courants marins
2.2.4 Upwellings
2.2.5 Houle
2.2.6 Marées
2.2.7 Températures de surface
2.2.8 Salinité de l’eau de mer
2.3. Facteurs géomorphologiques du littoral sénégalais
2.3.1 Plateau continental
2.3.2 Types de fond
2.3.3 Répartition des algues macrophytes le long du littoral
2.4 Présentation des zones d’etude
2.4.1 Présentation du littoral centre
2.4.2 Présentation des sites d’etude d’intérêt écologique
2.4.2.1 Site de Ngor (Presqu’île du Cap-vert)
2.4.2.2 Site de Thiaroye (Presqu’île du Cap-vert)
2.4.2.3 Site de Pointe-Sarène (Petite Côte)
Chapitre 3 Diversité des algues macrophytes marines du littoral centre
3.1 Introduction
3.2 Méthodologie
3.2.1 Prélèvement des échantillons
3.2.2 Identification des spécimens
3.3 Résultats
3.3.1 Identification et caractérisation des taxons récoltés
3.3.1.1 Phylum des Chlorophyta
3.3.1.1.1 Clé des genres des Chlorophyta
3.3.1.1.2 Clé des espèces des Chorophyta
3.3.1.2 Phylum des Ochrophyta
3.3.1.2.1 Clé des genres des Ochrophyta
3.3.1.2.2 Clé des espèces des Ochrophyta
3.3.1.3 Phylum des Rhodophyta
3.3.1.3.1 Clé des genres des Rhodophyta
3.3.1.3.2 Clé des espèces des Rhodophyta
3.3.2 Analyse floristique
3.3.2.1 Phylum des Rhodophyta
3.3.2.2 Phylum des Chlorophyta
3.3.2.3 Phylum des Ochrophyta
3.4 Discussion
3.5 Conclusion
Chapitre 4 Variation spatio-temporelle des espèces dans les sites de Ngor, Thiaroye et Pointe-Sarène en rapport avec les variations des paramètres du milieu
4.1 Introduction
4.2 Méthodologie
4.2.1 Récolte et identification des échantillons
4.2.2 Détermination de la richesse spécifique
4.2.3 Mesure des paramètres physico-chimiques
4.3 Résutats
4.3.1 Analyse du peuplement algal global des trois sites
4.3.2 Spectre taxonomique des échantillons
4.3.3 Analyse de la diversité spécifique dans les trois sites
4.3.3.1 Site de Ngor
4.3.3.2 Site de Thiaroye
4.3.3.3 Site de Pointe-Sarène
4.3.4 Variation spatio-temporelle des espèces
4.3.4.1 Presqu’île du Cap-vert
4.3.4.2 Petite Côte
4.3.5 Evolution spatio-temporelle des variables physico-chimiques des eaux marines
4.3.5.1 Température
4.3.5.2 Salinité
4.3.5.3 pH
4.3.5.4 Oxygene dissous
4.3.5.5 Nitrates et phosphates
4.4 Discussion
4.5 Conclusion
Chapitre 5 Estimation de la biomasse des principales espèces d’intérêt économique
5.1 Introdustion
5.2 Méthodologie
5.2.1 Méthode d’estimation de la biomasse de Meristotheca senegalense dans la baie de Ngor
5.2.2 Méthode d’estimation de la biomasse d’Hypnea musciformis sur la plage de Pointe-Sarène
5.3 Résultats
5.3.1 Estimation de la biomasse de Meristothea senegalense dans la baie de Ngor
5.3.2 Estimation de la biomasse de Hypnea musciformis à Pointe-Sarène
5.4 Discussion
5.5 Conclusion
Chapitre 6 Etude socio-économique de l’exploitation et potentiel d’utilisation et de valorisation des espèces
d’intérêt économique
6.1 Introduction
6.2 Méthodologie
6.3 Résultats
6.3.1 Exploitation de Meristotheca senegalense sur la Presqu’ile du Cap-vert
6.3.1.1 Cadre humain
6.3.1.2 Activités d’exploitation et principaux opérateurs
6.3.1.2.1 Niveau pêcheur – récolteur
6.3.1.2.2 Niveau intermédiaire
6.3.1.2.3 Niveau société d’exploitation
6.3.2 Exploitation de Hypnea musciformis sur la Petite Côte (Pointe-Sarène)
6.3.2.1 Cadre humain
6.3.2.2 Activités d’exploitation et principaux opérateurs
6.3.3 Disponibilité des espèces d’intérêt économique
6.4 Discussion
6.4.1 Exploitation de M. senegalense et H. musciformis sur le littoral centre
6.4.2 Potentiel d’utilisation des espèces d’intérêt économique
6.4.3 Niches d’opportunité exploitables, à court terme, au Sénégal
6.4.4 Disponibilité des algues récoltées sur le littoral centre
6.4.5 Possibilités de culture des algues
6.5 Conclusion
Chapitre 7
Discussion générale
Diversité
Dynamique spatio-temporelle
Biomasse
Exploitation / utilisation
Conservation
Gestion
Conclusion générale et perspectives
Références bibliographiques
Annexe 1. Illustration de quelques macroalgues marines récoltées
Annexe 2. Cartographie de la répartition des algues le long du littoral centre
Annexe 3. Questionnaire
Annexe 4. Articles publiés