Écologie du dinoflagellé toxique Alexandrium tamarense dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent : facteurs environnementaux affectant l'initiation et le développement des efflorescences

L'accumulation de phycotoxines paralysantes chez les mollusques liée aux proliférations estivales du dinoflagellé toxique Alexandrium tamarense et les fermetures de secteurs coquilliers qui en résultent sont des évènements récurrents dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent (EMSL). Les facteurs qui contrôlent l'initiation et le développement des efflorescences d'A. tamarense dans l'EMSL sont toutefois à ce jour méconnus. De plus, le rôle des interactions entre la biologie d'A. tamarense et les facteurs environnementaux propres à L'EMSL, notamment son hydrodynamisme complexe, n'a pas encore été exploré. L'objectif de cette étude est donc d'améliorer nos connaissances sur les facteurs environnementaux qui influencent la dynamique des efflorescences d'A . tamarense dans l'EMSL et d'intégrer ces nouvelles connaissances dans un premier modèle couplé physique-biologie de développement des efflorescences d'A . tamarense pour l'EMSL. La première partie de cette étude avait pour objectif de mesurer le taux de croissance d'A. tamarense lors de la marée rouge qui a eu lieu dans l'EMSL durant l'été 1998 et d' évaluer les facteurs qui influencent les variations de croissance. Les taux de croissance, estimés lors d'incubations en conditions in situ de température et de lumière, variaient entre 0 et 0.55 jouf l. Bien que l' on ait retrouvé des cellules d'A . tamarense dans des eaux de salinités très différentes (20.8 à 29.5), les plus fortes concentrations et surtout les taux de croissance positifs n 'ont été mesurés que dans les eaux de plus faible salinité (inférieure à 24.5). Dans ces conditions, les variations du taux de croissance semblaient contrôlées par la disponibilité en phosphates. Les résultats des expériences d' incubations nous ont amenés à formuler deux hypothèses: (1) les cellules d'A. tamarense effectuent des migrations verticales nocturnes vers les couches profondes riches en nitrates de l'EMSL et (2) cette capacité migratoire des cellules d'A. tamarense entraîne une limitation en phosphates de leur croissance dans la couche de surface. Ces hypothèses ont été testées lors d'une mission menée dans l'EMSL durant l' été 2000. Une population d'A. tamarense a été suivie pendant 48 h à l'aide d' une bouée dérivante afin d 'étudier les capacités migratoires de cette espèce. Une série d'expériences d' incubations ont aussi permis d'évaluer la condition nutritionnelle de la population d'A. tamarense au début du suivi. Les résultats de cette étude montrent que les cellules effectuent deux types de migrations ayant des buts différents: (1) des migrations nocturnes entre la couche euphotique et les couches profondes riches en nitrates permettant probablement aux cellules d' accumuler les réserves d 'azote nécessaires à leur croissance, et (2) des migrations diurnes dans la couche euphotique leur permettant d'éviter les fortes intensités lumineuses potentiellement dommageables près de la surface. Les résultats des expériences d'enrichissement supportent l' hypothèse issue de la première partie de notre étude selon laquelle la capacité des cellules à acquérir des nitrates en profondeur lors de migrations nocturnes entraîne une limitation de la croissance par les phosphates dans les eaux de surface. Ces résultats, ainsi que ceux de la première partie de cette étude nous amènent à aborder la problématique de la sensibilité des efflorescences de dinoflagellés au vent et à la turbulence sous un angle nouveau, celui des migrations verticales. Cette sensibilité pourrait, en fait, être en partie liée à un effet indirect de la turbulence via une inhibition des migrations verticales. Cette inhibition pourrait affecter les efflorescences d'A. tamarense dans l'EMSL en empêchant les cellules de se concentrer durant le jour à la profondeur correspondant à leur intensité lumineuse optimale et d'avoir accès aux couches profondes riches en nitrates la nuit. Dans la troisième partie de cette étude, nous avons développé un premier modèle couplé physique-biologie des efflorescences d'A. tamarense dans l'EMSL, à partir des observations recueillies précédemment. En bref, le modèle biologique prend en compte la distribution des kystes de dormance d'A . tamarense, la germination de ces kystes et la croissance des cellules d'A . tamarense limitée par la température et la salinité. L'évolution temporelle de l'efflorescence d'A. tamarense, la coïncidence de cette efflorescence avec le panache d' eau douce des rivières Manicouagan et aux-Outardes (M-O), ainsi que les variations temporelles dans les gradients nord-sud de concentrations d'A. tamarense générées par le modèle sont globalement en accord avec les observations récoltées lors de la marée rouge de 1998. Les simulations révèlent que la coïncidence entre les efflorescences d'A . tamarense et le panache d'eau douce M-O pourrait être, en partie, le résultat d'une inoculation préférentielle des eaux de surface le long de la côte nord par les cellules nouvellement germées, en particulier dans la région influencée par ce panache. De plus, nos résultats suggèrent que l'évolution spatio-temporelle de l'efflorescence est dominée par des cycles de rétention-advection des eaux de surface du panache M-O. Ces cycles, influencés par le régime des vents, contrôlent le transport des populations d'A. tamarense de la partie nord de l'EMSL où ils se développent vers la côte sud. La dynamique du panache d'eau douce M-O, et donc les vents, pourraient aussi affecter le succès des efflorescences d'A. tamarense en influençant leur temps de résidence dans l'estuaire. Par conséquent, il est possible que des variations du régime des vents puissent être en partie responsables de l'importante variabilité interannuelle des efflorescences d'A . tamarense dans l'EMSL