Le bassin réfléchissant du Lincoln Memorial nouvellement peint à Washington, DC était censé être « bleu drapeau américain ». Au lieu de cela, le 16 juin, l’eau a pris une teinte non américaine de vert maladif alors qu’une prolifération d’algues a éclaté dans l’eau. Alors que les experts continuent de tenter d’éradiquer cette prolifération disgracieuse, une équipe de recherche a révélé de nouvelles informations sur la façon dont la disparition massive des algues pourrait se produire naturellement.
Une mort soudaine d'algues pourrait être causée par une interaction entre le fer et le peroxyde d'hydrogène, rapportent des chercheurs le 25 juin dans Science. La réaction chimique produit des molécules réactives qui font éclater les membranes cellulaires. La mort pourrait se propager à partir d’une seule cellule et provoquer l’effondrement d’une prolifération d’algues si les conditions sont réunies. Bien que les résultats puissent expliquer pourquoi au moins certaines proliférations d'algues meurent, ils ne peuvent pas rendre le Reflecting Pool bleu. La situation là-bas est peut-être trop loin
L’étude se concentre sur les cyanobactéries (parfois appelées « algues bleu-vert », ces organismes étant en réalité des bactéries). Dans un environnement approprié, des millions de ces microbes photosynthétiques peuvent proliférer dans l’eau douce et salée, bien qu’ils soient moins susceptibles de proliférer dans l’eau en mouvement. Même si cette vision suscite la consternation, c'est leur mort qui est dangereuse. Les organismes meurent en masse et d’autres bactéries qui engloutissent leurs cadavres consomment l’oxygène de l’eau. Les poissons et les invertébrés aquatiques étouffent. Les cyanobactéries mortes peuvent également libérer des toxines dans l’eau, menaçant les journées à la plage et l’eau potable. On estime que les proliférations d’algues coûtent 50 millions de dollars par an aux États-Unis (sans compter le Reflecting Pool).
La raison pour laquelle les cyanobactéries meurent toutes en même temps reste un mystère. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont examiné la ferroptose, une réaction en chaîne impliquant une forme chimique de fer appelée fer ferreux. Il interagit avec le peroxyde d’hydrogène dans un processus appelé réaction de Fenton. Les transformations chimiques produisent des espèces réactives de l’oxygène, également appelées radicaux libres, qui coupent les longues chaînes grasses constituant les membranes cellulaires. Criblée de trous, la cellule éclate.
Les cellules ont besoin de fer, et les cyanobactéries en particulier en ont besoin en grande quantité. Ils stockent leur excédent sous forme de fer ferreux. Tout ce qui est nécessaire à la réaction de Fenton est du peroxyde d'hydrogène, et il y en a beaucoup dans l'eau tout autour de la floraison, formée lorsque l'eau et les matières en décomposition sont exposées au soleil.
Le phycologue Yi Tao et ses collègues ont observé une prolifération d'algues du genre cyanobactéries Microcyste dans le lac Dianchi, dans la province chinoise du Yunnan, en 2024. Juste avant la fin de la prolifération, les cyanobactéries responsables présentaient des niveaux élevés d'oxydation (une augmentation des électrons libres et réactifs) et trois fois la quantité habituelle de fer ferreux. Quand du peroxyde d'hydrogène a été administré à l'une des espèces de la prolifération, M. aeruginosa, en laboratoire, les niveaux de fer et de radicaux libres dans les cellules sont montés en flèche. Ces radicaux libres attaquaient les lipides des membranes cellulaires.
Les cellules fraîchement éclatées n’étaient toujours pas terminées. Les lipides déchirés, appelés phospholipides tronqués, se propagent aux cellules voisines, déchirant leurs membranes. Les phospholipides tronqués sont « instables », explique Tao, de l'Université Tsinghua de Shenzhen, en Chine. « Une fois libérées, ces molécules ont tendance à s’agréger automatiquement », explique-t-il. Ils forment de petites bulles appelées vésicules, qui « propagent des réactions en chaîne lorsqu’elles interagissent avec les cellules voisines ».
Les résultats offrent une « belle fenêtre » sur la manière dont les proliférations d’algues pourraient s’effondrer, explique Markus Dengg, biogéochimiste et communicateur scientifique au conseil régional d’Otago en Nouvelle-Zélande, qui n’a pas participé à l’étude. Il aimerait voir si la ferroptose peut détruire toute une floraison dans un lac où se déroulent de nombreux autres processus biologiques et géochimiques.
Malheureusement, les nouvelles connaissances pourraient ne pas aider le Reflecting Pool, déclare Lewis Molot, un scientifique aquatique de l'Université York à Toronto qui n'a pas participé aux travaux. Bien que la prolifération ait pu commencer par une collection de cyanobactéries comme le Microcyste dans cette étude, il apparaît désormais dominé par Scènedesmusqui est un type de cellule eucaryote. « Les concentrations de peroxyde d'hydrogène utilisées pour contrôler les cyanobactéries dans les essais de recherche ont eu un effet minime sur les algues eucaryotes », dit-il.
La peinture bleu foncé non seulement réchauffe l'eau de la piscine, dit Dengg, mais peut également contenir du fer, dont les scientifiques auraient pu s'attendre à ce qu'il contribue à déclencher des réactions. Mais l’eau est ensuite arrivée de la rivière Potomac, pleine de micro-organismes et de nutriments. Cela crée presque un système expérimental, dit Dengg, « dans lequel l’espèce la plus forte survit à la fin ».