Les produits commerciaux, souvent multi composants, ne répondent pas toujours aux besoins spécifiques de l’aquariophile. Cet article propose de comprendre l’impact des composants, leur choix, pourquoi les utiliser, comprendre la chélation, les conditions d’un apport efficace et propose une méthode pratique pour réaliser ses solutions et contrôler les apports.

1. Macroéléments et oligoéléments

L’eau de mer est une solution complexe contenant une grande variété d’éléments dissous. Le tableau périodique (figure 1) les classe d’un point de vue chimique dans plusieurs groupes et familles, depuis les métaux alcalins, de transition, pauvres, les non métaux, métalloïdes et halogènes. On peut aussi les distinguer selon leur concentration, leurs rôles ou le niveau de consommation biologique… la liste qui suit n’est qu’informative :

• Les macro-éléments, présents en concentrations élevées (mg/l), responsables de la salinité S35, de l’équilibre ionique, de l’effet tampon (KH) ainsi que de la calcification des coraux et autres organismes. Il s’agit des chlorures (Cl), sodium (Na), sulfates (SO4), magnésium (Mg), calcium (Ca), potassium (K), carbonates (CO3, HCO3), brome (Br), bore (B), strontium (Sr), fluor (F).
• Les oligo-éléments, sont présents en très faibles concentrations (µg/l) mais essentiels au métabolisme des organismes et au bon fonctionnement de l’aquarium : chrome (Cr), cobalt (Co), cuivre (Cu), fer (Fe), manganèse (Mn), molybdène (Mo), nickel (Ni), vanadium (V), zinc (Zn),  sélénium (Se), silicium (Si), iode (I), fluor (F), lithium (Li)…
  Parmi ces derniers, certains métaux (Cu, Zn, Cr, V, Ag) sont à la fois des oligo-éléments bénéfiques à faible dose mais potentiellement toxiques selon la concentration. Ils méritent une grande attention lors du dosage.
• Les nutriments : essentiels à la croissance des organismes en quantité moindre que les macro-éléments : azote (N), phosphore (P), carbone (C).
• Les métaux lourds, toxiques qui n’ont aucune fonction biologique et que l’on ne supplémente jamais : mercure (Hg), plomb (Pb), cadmium (Cd), thallium (Tl), arsenic (As), béryllium (Be)…

Le protocole de supplémentation se soucie guère de la concentration. Par simplification, des macro éléments tels que brome (Br), bore (B), strontium (Sr), fluor (F) à faible concentration dans l’eau de mer (1 à 65 mg/l) pourront être traités ici comme des oligoéléments.

Source : Wikipédia

2. Sources d'(oligo)éléments pour les organismes marins

Les oligo-éléments peuvent être assimilés selon deux voies principales : via la nourriture sous forme particulaire et par absorption directe depuis l’eau sous forme dissoute.

2.1. Capture de nourriture particulaire

C’est le mode d’apport nourricier à privilégier dans notre aquarium. Les organismes de l’aquarium : coraux et autres invertébrés filtreurs ou non, tirent leurs oligo-éléments essentiellement à partir de leur nourriture. En effet, ils assimilent mieux certains métaux quand ils sont incorporés dans des composés organiques (enzymes, protéines, microalgues, bactéries, etc.). Par exemple les poissons et coraux absorbent mieux le fer lorsqu’il est intégré dans des cellules vivantes (phytoplancton, zooplancton).

L’article Alimentation des poissons marins en aquarium traite largement de ce sujet et le Calculateur Nourriture des poissons marins d’aquarium permet d’évaluer les apports pour chaque ingrédient. On y verra que poissons, céphalopodes, crustacés, planctons et algues proposent de nombreux oligoéléments biodisponibles, de manière équilibrée, selon le cas : Ca, Cu, Fe, I, K, Mg, Mn, P, Se, Zn et bien d’autres encore. Les coraux peuvent bénéficier des mêmes avantages directement à partir de nourritures similaires finement broyées, ou indirectement comme maillon de la chaine alimentaire.

2.1. Absorption de composés dissous

Les organismes marins ont à leur disposition des nourritures équilibrées. Il n’en est pas de même avec les aliments aquariophiles aux compositions parfois mystérieuses. Les préparations plus équilibrées constituées de produits marins (fruits de mer, algues…) présentent de meilleures garanties. Cependant il existe le risque de proposer insuffisamment un constituant particulier pouvant conduire à une carence. Aussi on aura intérêt à proposer les oligoéléments assimilés par absorption.

En effet, de nombreux invertébrés absorbent des oligo-éléments sous forme dissoute dans l’eau. Par exemple les coraux durs et les mollusques à coquille y puisent Ca, Sr, Mg, Mn… pour la calcification de leur squelette ou coquille. L’absorption de certains éléments se déroule au travers des parois cellulaires externes mais plus généralement par absorption interne après ingestion de l’eau. C’est en partie le cas des coraux.

Si certains éléments sous forme ionique simple (Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Mn2+, Zn²⁺, Cu²⁺…) sont facilement absorbés, ce n’est pas le cas de ceux qui se présentent sous des formes peu biodisponibles pour des raisons diverses (Fe³⁺, Mn³⁺, MnO2…). Le fer étant le plus difficilement disponible et d’ailleurs souvent carencé en aquarium. Ces derniers, indispensables au métabolisme, peuvent toutefois être absorbés quand ils sont naturellement complexés avec des anions présents dans l’eau de mer : les ligands, tels que les acides aminés et les acides organiques.

Les éléments dissous sont également, et plus facilement, absorbés par les microorganismes tels que les bactéries, protozoaires, planctons… constituant la nourriture des coraux. Ces derniers bénéficient ainsi indirectement des oligoéléments disponibles dans l’eau.

En aquarium on aura donc intérêt à proposer les oligoéléments dissous en quantité suffisante et sous formes assimilables liées à des composants organiques.

3. Pourquoi utiliser des solutions d'(oligo)éléments

L’aquarium est le siège de nombreuses réactions chimiques ou biochimiques telles que les transformations de l’azote, les changements d’états du carbone inorganique, les précipitations, les réactions d’oxydoréduction, la photosynthèse des algues, la respiration des organismes, la dismutation de l’iode…. La qualité de l’eau est ainsi en constante évolution.

Ses constituants et leur concentration, nous l’avons abordé, jouent un rôle souvent important sur les processus métaboliques des organismes. Le récifaliste doit donc surveiller régulièrement la présence des oligoéléments en quantité nécessaire. L’article Traitements de l’eau récifale définit, pour les principaux éléments mesurés, le taux normal et l’impact d’une carence ou d’un excès sur les coraux. Le récifaliste accorde un intérêt particulier aux coraux que l’on sait sensibles aux dérives. Ce faisant c’est l’ensemble des habitants (invertébrés et poissons), et plus globalement l’équilibre de l’aquarium qui en bénéficient.

Les fluctuations de la qualité de l’eau se traduisent à l’équilibre par un bilan de consommation des différents constituant que révèlent les analyses chimiques ICP au moment du prélèvement. Le récifaliste est donc en mesure de corriger les carences observées au cas par cas avec complémentation ponctuelle. S’il exploite différentes analyses ICP sur une période il peut en déduire les consommations journalières en microgrammes d’élément par litre d’aquarium (µg/l/j) et les anticiper par des supplémentations régulières.

Ces ajouts se réalisent au moyen de solutions contenant les éléments (majeurs ou à l’état de traces) visés. Il dispose de produits commerciaux et, s’il le juge pertinent, de solutions qu’il peut lui-même préparer.

3.1. Produits commerciaux

Le commerce propose de nombreux produits. Ils ne sont malheureusement pas toujours adaptés à une supplémentation ciblée, soit que le produit est composé de différents oligoéléments non identifiés, ni quantifiés, soit que la gamme proposée est incomplète (ex. limitée à l’iode).

On le constate sur les réseaux sociaux, la supplémentation axée sur les seuls éléments en carence convainc de plus en plus d’aquariophiles lassés par les dérives inéluctablement engendrées par des produits multiéléments. Quelques enseignes proposent heureusement des oligoéléments individuels, tels que les produits Tridacna, les gammes ATI Trace Elements, Fauna Marin Elementals, et plus récemment d’autres enseignent ont emboité la démarche.

Plus récemment on peut saluer l’offre de la société Turtle System qui propose une gamme très complète de solutions concentrées et de composition connue, en kits économiquement attractifs. L’aquariophile peut enfin savoir ce qu’il introduit et combien. Cette société a mis en place un protocole No water change (NWC) réduisant à l’extrême les changements d’eau. Son soutien personnalisé démocratise une aquariophilie récifale réfléchie et maitrisée.

Selon les fiches techniques, on peut regretter que de nombreux oligoéléments ne soient pas chélatés. Ce traitement parait pourtant essentiel avec certains métaux, dans le contexte récifal, comme on le verra. Il pourrait expliquer une certaine instabilité et le fait qu’ils ne sont jamais détectables à l’ICP malgré des apports quotidiens parfois importants.

Quelques produits commerciaux.

3.2. Solutions d’oligoéléments DIY

En France, l’offre proposée récemment par la société Turtle System présente tant d’avantages qu’on peut légitimement s’interroger sur l’intérêt de réaliser soi-même ses solutions. En effet, il faut trouver les fournisseurs au détail, choisir parmi les nombreuses molécules celles qui sont acceptables, avec le niveau de pureté adéquat et garanti, disponibles en petite quantité, à coût abordable… certains composés étant difficile à trouver. Il est nécessaire de conserver les produits sans altération, peser avec du matériel de précision, homogénéiser avec rigueur, procéder à des couplages chimiques, approvisionner des récipients adaptés, conditionner sans contamination… le tout en considérant le caractère dangereux, voire toxique, de cetains produits chimiques. De quoi investir dans du matériel et pourvoir malgré soi, et inutilement, à 20 ans de supplémentation. Ce qui suit montrera que réaliser ses propres solutions s’avère une démarche chronophage finalement plus coûteuse que certaines solutions prêtes à l’emploi.

La majorité des aquariophiles pourra donc arrêter ici sa lecture, sauf à titre documentaire. Cet article s’adresse à la petite minorité de ceux qui ne trouveraient pas satisfaction dans l’offre professionnelle, que les volumes à traiter ne soient pas adaptés, le budget très serré, que l’on soit un irréductible adepte du DIY ou simplement comme moi, qui ont besoin d’expérimenter pour comprendre.

4. Choix des éléments

Les éléments ne sont pas administrés sous leur forme pure, soit parce qu’ils sont insolubles et donc non biodisponibles (Fe, Mn, V), soit qu’ils sont hautement réactifs et pour certains, explosifs au contact de l’eau et de l’oxygène (Na, K), inflammables (Mg), toxiques à l’état pur (Cu, I₂) ou qu’ils ne sont tout simplement pas assimilables (fer ferrique Fe³⁺).

Le processus d’absorption des organismes marins nécessite des formes dissoutes et parfois complexes (liés à d’autres ions ou molécules, inorganiques ou organiques) pour qu’ils soient biodisponibles et exploitables. Plusieurs critères influencent le choix des composés.

4.1. Critères de choix des composés

Il importe de sélectionner les composés les plus adaptés selon plusieurs critères :

• Biodisponibilité : Une forme chimique d’un oligoélément peut être mieux absorbée par les organismes marins que d’autres. Par exemple un fer chélaté est mieux absorbé par les coraux.
• Stabilité chimique : Une molécule stable assure que l’oligoélément reste disponible sur une longue période, sans se dégrader par des précipitations ou des réactions chimiques indésirables au pH de l’eau de mer.
• Compatibilité avec les autres composants de l’eau : Certaines molécules peuvent réagir avec des éléments de l’eau et conduire à des précipitations et une perte de l’oligoélément. Les sulfates de fer ou de manganèse sont relativement stables et n’interfèrent pas avec les autres ions majeurs de l’eau de mer (calcium, magnésium, sodium…).
• Toxicité pour les animaux : Certains éléments sont toxiques pour les coraux et d’autres organismes marins, même en faible quantité. Les formes chélatées de zinc ou de cuivre sont moins toxiques que leur formes ioniques (Zn²⁺, Cu²⁺).
• Dangerosité pour l’homme : certaines molécules présentent des risques importants pour l’homme. On pourra privilégier les moins agressives pour un même métal.
• Solubilité dans l’eau osmosée : Les oligoéléments préparés à des concentrations très faibles doivent pouvoir se diluer facilement. Par exemple, l’iode devient rapidement toxique à faible concentration. La solubilité de certains produits est parfois si faible que leur forme n’est pas envisageable. On préfère utiliser les sels des métaux (chlorures, sulfates..) et les formes hydratées pour leur meilleure solubilité en eau osmosée et marine.

• Solubilité dans l’eau de mer : Les molécules doivent également être suffisamment solubles au pH de l’eau de mer pour que l’oligoélément reste dissous et disponible pour les organismes marins. Les sulfates ou les complexes chélatés sont plus solubles dans l’eau que d’autres.
• Offre commerciale : Certaines molécules sont peu disponibles pour un achat en petite quantité par un particulier amateur.
• Coût : Les conditionnements et le niveau de pureté peuvent être si importants que le produit devient prohibitif. Les sulfates et chlorures sont généralement plus accessibles.

4.2. Niveaux de pureté

Faire soi-même ne signifie pas introduire n’importe quoi. De nombreuses normes déterminent les taux de pureté exigés pour les produits chimiques. Les normes nationales ne sont cependant pas toujours harmonisées, et les règlements ne précisent des limites acceptables que pour un secteur d’activités. Ainsi le niveau de pureté des produits chimiques dépend essentiellement du domaine d’utilisation et peut varier de manière importante de l’un à l’autre. Le tableau 1 propose une évaluation globale des niveaux de pureté selon le cas.

Dans le cadre de la supplémentation on visera les produits de pureté de 98 à 99 % destinés à un usage pharmaceutique ou alimentaire. Leurs normes strictes limitent la concentration de contaminants tels que l’arsenic et le plomb, à des niveaux extrêmement faibles (ex. ≤ 1-2 ppm). Leur impact sera alors indétectable par ICP compte tenu des faibles dosages introduits.

Contrairement à des éléments comme le nitrate ou le phosphate, les produits toxiques ne sont toutefois pas toujours facilement éliminés par les processus biologiques. Il peut se produire une bioaccumulation des métaux lourds dans les organismes (poissons et invertébrés). Cependant, celle-ci a peu de risque de devenir critique à long terme aux très faibles concentrations utilisées. Pour s’en assurer il convient de réaliser au minimum une analyse ICP annuelle permettant de détecter une éventuelle dérive.

5. Risques associés aux produits chimiques

5.1. Risques sanitaires

Certains composés sont irritants en contact cutané ou des yeux, toxiques voire cancérogènes en cas d’ingestion ou inhalation, ou toxiques pour la reproduction. Ils affectent alors la capacité à concevoir ou nuisent au développement du fœtus chez l’humain ou d’autres espèces. En présence de risques potentiels pour la santé, la règlementation limite parfois la vente à de faibles concentrations (acide borique) ou aux professionnels.

Le tableau 2 situe les niveaux de risques. Il convient de consulter et respecter les fiches de données de sécurité spécifiques à chaque composé.

5.2. Précautions d’utilisation

En présence de risques potentiels pour la santé humaine et animale les produits chimiques doivent toujours être manipulés avec soin, sans risque de contact avec les muqueuses, d’inhalation ou d’ingestion. Consulter les notices techniques et les fiches de données de sécurité et respecter les instructions spécifiques à chaque composé. Plus globalement :

• Stocker dans des conditions sûres, dans des contenants étiquetés et hors de portée des enfants et des adultes non autorisés.
• Stocker à une température modérée à l’abri de la lumière. Indépendamment de leur dégradation certains composés (nitrate de calcium ou sodium) deviennent explosifs à haute dose en présence de chaleur.
• Œuvrer dans un espace ventilé, hors courants d’airs.
• Éviter toute exposition directe.
• Manipuler avec des équipements de protection adaptés (gants, lunettes, masques).
• Respecter les doses recommandées.
• Éviter les déversements dans l’environnement.

6. La chélation

6.1. Chélation d’un métal

Un métal est dit chélaté (Fe chélaté) quand il est lié à une autre molécule, le chélateur, dont la structure entoure l’élément métallique (figure 2), l’empêchant ainsi de se dissocier en ions libres, avec de nombreux effets bénéfiques.

L’eau de mer contient de nombreux métaux (Al, Ba, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Ru, Sr, V, Zn…). Son caractère ionique facilite la dissolution de composés divers. Mais ce n’est pas le cas de l’eau pure utilisée pour préparer les solutions, dans laquelle des composés métalliques s’y dissolvent sous leur forme élémentaire. C’est le cas des ions Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Co et V. Pour cette raison on privilégie leurs formes de sels (chlorures, sulfates, nitrates, etc.) qui améliorent grandement leur taux de solubilité dans l’eau douce (osmosée) à 25°C comme le montre le tableau 3.

Cependant d’autres aspects rendent la chélation conseillée et parfois indispensable : pour conserver leur état dissous et leur stabilité au pH de l’eau de mer, ou bien lors d’associations multiéléments (ex. Fe + Mn + Zn…).

Le principe de la chélation est ainsi exploité dans de nombreux domaines tels que la médecine : détoxication des métaux lourds ; l’agriculture : apport de micronutriments ; l’alimentaire : pour éviter l’oxydation des huiles et boissons…
En aquariophilie des conditionneurs d’eau neutralisent les métaux lourds présents dans l’eau de l’aquarium ou du robinet, diminuent la toxicité de l’ammoniac et des nitrites. La chélation permet aussi de détoxifier les métaux lourds et divers polluants accumulés en aquarium (ex. Turtle System Heavy Metal REMOVER). Ses effets sont en bien des points positifs dans les solutions d’oligo-éléments.

6.2. Effets de la chélation

Bien qu’il soit possible de combiner des solutions non chélatées de métaux à de très faibles concentrations, dans certains cas cela présente des risques accrus de précipitation, d’oxydation, de non biodisponibilité, de biodisponibilité éphémère et de toxicité. L’utilisation de chélateurs est alors fortement recommandée. Elle présente plusieurs avantages qui peuvent la rendre utile, voire incontournable lorsqu’il s’agit de combiner plusieurs métaux :

Avantages de la chélation

• Solubilité : la chélation améliore la solubilité des ions métalliques lorsque les conditions s’écartent de l’optimum.
• Stabilité : Réduction des risques de précipitation à pH élevé
  • Réduction des risques de précipitation :
    Même à très faible concentration, la probabilité qu’un ion métallique rencontre des ions compétiteurs en très grande concentration dans l’eau de mer, est élevée. Ainsi, les solutions non chélatées de métaux peuvent précipiter sous forme de sels métalliques insolubles en présence d’ions chlorures, sulfates, carbonates voire phosphates. Par exemple, le fer (Fe²⁺ et Fe³⁺), le cuivre (Cu²⁺), précipitent sous forme d’hydroxydes ou d’oxydes avec l’augmentation du pH, de même que le zinc, le manganèse et le nickel ou le chrome qui peut se convertir en hydroxydes, se complexer avec des carbonates, phosphates ou coprécipiter en présence d’autres métaux (Fe, Mn…) sous des formes insolubles.
  • Stabilité du chélateur à pH élevé : Les chélateurs sont donc choisis pour assurer la stabilité du composé au pH d’utilisation de l’eau de mer jusqu’à pH 8,5.
• Prévention de l’oxydation : Certains chélateurs protègent les métaux contre l’oxydation rapide, les conservant sous forme soluble, sur une période plus longue. Ils évitent l’utilisation de stabilisants (acide citrique…) dont l’effet antioxydant s’amenuise à pH élevé marin.
• Biodisponibilité : Les métaux maintenus sous une forme soluble et stable améliore leur disponibilité pour les organismes marins, sur une plus longue période.
• Assimilation : nous avons vu que les complexes de métaux et de molécules organiques sont plus facilement assimilés par les organismes. Il en est ainsi avec les chélateurs que l’on choisira organiques (naturels ou synthétiques).
• Réduction du risque de toxicité : L’amélioration de la solubilité et de la stabilité prévient les concentrations excessives du métal à taux toxiques (ex. Cu).
• Prévention des carences : le métal chélaté, disponible plus longtemps et consommé progressivement, réduit le risque de carences.
• Compatibilités multiéléments : Les très faibles concentrations, en deçà de la limite de solution du composé, contribuent à obtenir sa dissolution complète dans l’eau osmosée. Cependant, en l’absence de chélation certaines combinaisons de métaux peuvent réagir entre-elles. C’est le cas du fer ou du cuivre qui peuvent s’oxyder ou interagir avec des ions compétiteurs, formant des complexes qui ne sont pas nécessaires ou souhaitables, ou pouvant se dégrader et devenir moins disponibles, voire inactifs ou toxiques. Si ce n’est pas immédiat, cela peut se produire dans la durée, en attente de distribution.
  Ainsi la chélation des métaux sensibles est fortement conseillée (tableau 2) pour les solutions d’éléments multiples destinées à la supplémentation par microdosage,

Cependant, ces avantages ne valent que si les chélateurs sont dosés au juste nécessaire. En effet un surdosage peut renforcer les liaisons du complexe réduisant ainsi sa solubilité et sa disponibilité à moyen terme.

Risques liés à la non chélation

• Le métal peut s’accumuler sans être détectable : Le paragraphe précédent a déjà évoqué de nombreux risques. Plus spécifiquement en aquariophilie récifale le métal non chélaté (quand il est nécessaire ou conseillé) peut s’accumuler sur les substrats après sa précipitation au pH de l’eau de mer. Il n’est alors que partiellement consommé par les organismes. C’est ainsi que l’oligoélément peut devenir rapidement indétectable par l’analyse ICP, et qu’en toute bonne foi l’aquariophile supplémente inconsidérément, sans pour autant noter d’impact négatif sur l’équilibre de l’aquarium et de ses habitants.
• Re dissolution du métal accumulé à un niveau toxique : Les précipités en question sont heureusement généralement stables au pH normal d’un aquarium récifal. Cependant, outre leur inefficacité, leur accumulation présente un risque latent si des changements chimiques surviennent tels qu’une chute rapide ou locale du pH. L’élément accumulé peut se remettre en solution et voir son taux atteindre un niveau toxique.

Pour minimiser ces risques, il convient de maintenir une bonne stabilité chimique dans le bac, d’éviter l’accumulation de précipités et de surveiller les concentrations en oligoéléments. La chélation est un élément de cette stratégie. La logique conduit à chélater les métaux supplémentés dès lors qu’ils présentent un risque.

7. Les chélateurs dosages, usages

7.1. Chélateurs recommandés

Il existe de nombreux chélatants organiques (tableau 3). Ils se différencient selon le pH optimal de mise en solution, leur stabilité au pH de l’eau de mer, leur compatibilité et efficacité en présence de certains métaux, leur biodisponibilité et leur facilité d’assimilation… ce qui limite le champ des possibles dans le contexte de l’aquariophile récifale :

7.1.1 Gluconates

Le gluconate de sodium (C₆H₁₁NaO₇), un dérivé de l’acide gluconique produit naturellement par certaines bactéries et champignons, est obtenu ici par synthèse. C’est un excellent choix pour une supplémentation douce et contrôlée. Il est cependant moins efficace en présence de métaux s’oxydant rapidement à pH alcalin supérieur à 8,0. Les gluconates étant très biodisponibles et facilement dégradés par les bactéries dans la durée, il est préférable de les doser en aquarium quotidiennement, en petites quantités.

7.1.2. Polygluconates

Les polygluconates de sodium ou de calcium sont stables au pH de l’aquarium, et également très biodisponibles pour les organismes algues, invertébrés, bactéries. Ils seraient le meilleur choix s’ils étaient disponibles dans le commerce pour les particuliers.

7.1.3. Citrate de sodium

Le citrate de sodium (ex. le citrate de sodium tribasique dihydraté C₆H₅Na₃O₇) offre des liaisons fortes, voire trop fortes avec de nombreux métaux qui ne seraient plus assimilables. Il est donc essentiel de ne pas le surdoser. Il est mieux adapté aux métaux facilement oxydables à pH 8 tels que Fe, Cu, Cr, V, les rendant plus stables au pH de l’aquarium marin et disponibles plus longtemps.

7.1.4. Association gluconate et citrate

Combinés dans un ratio d’environ 50/50, le gluconate de sodium et le citrate de sodium agissent indépendamment, proposant les avantages de chacun en synergie. Cette association revêt un intérêt en présence de métaux peu solubles ou facilement oxydables (Fe, Cu, Cr, V) que le citrate stabilise aux pH 8 à 8,5. Le complexe chélateur-métal reste alors fonctionnel et biodégradable plus longtemps.

7.1.5. Acides humiques

Ils sont constitués d’acide humique et d’acide fulvique, deux éléments de l’humus issu de la décomposition des débris végétaux. Acide humique et fulvique sont proposés seuls ou en association.

Pas facile à trouver en vente si l’on évite les produits à usage agricole ou phytothérapique qui contiennent de nombreuses substances inconnues. Certaines enseignes proposent des produits aquariophiles tels que Dennerle Humin Elixir, Prodibio Humic’water, mais sans mentionner la concentration, indispensable pour calculer le dosage. D’autres indiquent le taux humique (Terralba 16,6 %, Hufu 25%) sans toutefois préciser la neutralité des adjuvants (eau osmosée et autres). Dans le doute, privilégions les plus concentrés et ceux à caractère alimentaire bio.

Les acides humiques se présentent sous les formes :

• Solution garantie sans produits toxiques (bio) de concentration connue (≈ 25 %). Le risque de contamination de l’aquarium par les résidus est alors quasi nul à la concentration de quelques µg/l/j.
• Acide humique sec de composition garantie, de concentration connue (≈40 %). Si besoin, broyer le granulat trop grossier pour faciliter la solution. Durant 24 à 48 h tremper 1 kg de granulat dans 1 litre d’eau osmosée ramenée à pH 8-9, par exemple avec ≈ 1 g de bicarbonate de sodium, à environ 30°C, sous agitation légère ou régulière. Filtrer ensuite cette infusion (filtre à café) pour extraire 70 à 90 % des 40 % d’acides initiaux et obtenir une solution contenant 32 à 40 % d’acide humique et/ou fulvique.
  Nota : il n’est pas conseillé de pousser les filtrations successives jusqu’à obtenir une eau très claire, ces dernières pouvant éliminer trop de composés moléculaires lourds, plus efficaces pour lier les métaux.

La chélation par les acides humiques offre de nombreux avantages. Les liaisons de l’acide humique étant plus fortes jusqu’à pH 8,5. L’acide fulvique quant à lui est plus soluble et stable jusqu’à pH 9. Il peut être judicieux de les combiner.

Les acides humiques pourraient être de bons compromis pour la préparation de solutions d’oligoéléments. Même en présence de métaux difficiles (Fe, Mn, Zn). Malgré tous leurs avantages ils ont l’inconvénient d’être de concentration toujours incertaine et constitués d’une chaîne de molécules différentes en nombre variable. Dès lors il est impossible de déterminer le dosage nécessaire pour exploiter tous leurs sites réactifs. Par ailleurs leur forte couleur, même à faible concentration, rend impossible l’observation du contenu, par exemple pour déceler une précipitation. Ces raisons me font préférer les gluconates.

7.2. Chélateurs à éviter

Certains chélateurs synthétiques fréquemment cités ne s’avèrent pas adaptés à un usage en aquariophilie récifale.

• Acide diéthylène triamine penta acétique (DTPA) : Il offre des liaisons fortes, stables jusqu’à pH < 8,5. En contrepartie, elles limitent la biodisponibilité de nombreux métaux avec possible accumulation et interaction avec métaux lourds. Plus hydrophile et écumable que l’acide humique. Le DTPA trouve un intérêt avec les métaux oxydables, pouvant précipiter, tels que Fe, Mn, Zn. Les chélates d’EDTA supportent mieux l’exposition aux UU d’un filtre. Cependant, utilisé en aquaculture on n’a pas le recul suffisant pour estimer les effets d’une accumulation liée à sa grande stabilité dans un aquarium hébergeant des invertébrés.
• Acide éthylènediaminetétraacétique disodique (EDTA 2Na) : Il est peu stable au-dessus de pH 8.
• L’éthylène diamine di-hydroxyphénylacétique (EDDHA) : Il réalise des liaisons trop fortes et trop stables pour être suffisament biodisponible.

7.3. Caractéristiques des chélateurs

Le tableau 3 propose un résumé des propriétés particulières à chaque type de chélateur.

7.4. Chélateurs possibles

Le tableau 4 énumère les produits compatibles avec divers composés d’oligoéléments parmi les plus utilisés.

7.4. Quantité de chélateur

La quantité de chélateur dépend des spécificités du métal, de ses interactions avec le chélateur et de l’objectif à atteindre. Dans le cadre d’une supplémentation en aquarium récifal, le complexe métal/chélateur doit être stable, mais pas trop pour rester facilement disponible. Un léger excès aurait pour inconvénient de retarder la biodisponibilité du métal. Bref il en faut mais pas trop.

La quantité de chélateur découle du rapport molaire (moles de chélateur par mole de métal) à adapter selon le composé métallique utilisé, le milieu (pH, présence d’autres ions concurrents, durée d’action), le chélateur (molécules, sites de liaisons) et le complexe métal-chélateur (constante de stabilité). Le tableau 5 propose une estimation théorique que l’expérimentation permettra d’afiner.

7.4.1. Ratios élément/chélateur

Respecter le ratio molaire élément métal/chélateur impose de calculer le nombre de moles de chacun pour le traduire en masse. Pas de panique, le Calculateur supplémentation monoélément s’en charge.

7.4.2. Exemple de ratios métal/gluconate/citrate

Le gluconate de sodium et son association avec le citrate de sodium s’avère un bon compromis pour certains métaux.

7.5. Conserver les chélateurs

Conserver les chélateurs à température ambiante voire plutôt fraîche, dans des contenants hermétiques à l’abri de la lumière. Les formes sèches pourront être conservées 2 à 5 ans, et les solutions de 6 mois à 2 ans. Agiter le produit en solution avant utilisation.

7.6. Chélater un composé métallique

L’opération est relativement simple et consiste :

1. Dans un premier temps dissoudre le chélateur dans de l’eau purifiée, osmosée. Il est alors prêt à complexer les ions métalliques dès leur introduction.
2. Dans un second temps introduire et dissoudre le composé tout en respectant quelques points, comme on le verra dans le protocole de réalisation.

8. Quels composés chélater

8.1. Nutriments : pas de chélation

Les nutriments N, P peuvent faire l’objet d’ajouts ciblés, notamment :

• Azote N : Les nitrates (nitrate de calcium ou de potassium) ainsi que l’ammonium NH4 (chlorure, sulfate ou nitrate d’ammonium) sont très stable, sans risque de réaction ne se chélatent pas.
• Phosphore : sous forme de phosphates (ex. hydrogénophosphate de potassium) qui peut floculer voire précipiter au taux supérieur à 0,05 mg/l, au contact de l’eau de mer concentrée en Ca²⁺ et Mg²⁺. Leur administration diluée et lente ne nécessite pas de chélation.

8.2. Macroéléments : pas de chélation

Les macroéléments Na, Cl, Mg, SO4, Ca, K, HCO3/CO3 sont utilisés sous des formes complexes (chlorures, sulfates, carbonates….). Stables à forte concentration, ilsne sont jamais chélatés. On utilise en général les combinaisons suivantes en respectant les équilibres ioniques :

• Solution 1 calcium (Ca) : chlorure de calcium CaCl2 (on ne mélange jamais calcium et carbonates).
• Solution 2 carbonates (KH) : bicarbonates et carbonates sous formes diverses telles que bicarbonate de sodium NaHCO3, carbonate de sodium Na2CO3.
• Solution 3 magnésium (Mg) + autres : chlorure de magnésium MgCl2, sulfate de magnésium MgSO4, chlorure de potassium KCl ou sulfate de potassium K2SO4 etc.
  Certaines méthodes (Balling light ou Tropic Marin) incluent aussi des microéléments chélatés dans la solution 3, mais elles ne sont pas dans l’esprit de cet article qui vise à maitriser totalement ses supplémentations.

Ces éléments sont pris en compte dans le cadre de la gestion de base de l’aquarium récifal. Non combinés à des oligoéléments leur usage ne sera pas développé ici.

8.3. Oligoélément : selon le cas

C’est selon le cas, comme nous allons le détailler.

9. Quels (oligo)éléments chélater

9.1. Risques et contexte

La nécessité de chélater dépend des risques dans le contexte particulier de la supplémentation en aquariophilie récifale.

Contexte spécifique à la supplémentation :

Les préconisations qui vont suivre dans cet article supposent de respecter certaines conditions :

• Chaque composé d’oligoélément est préparé dans un conditionnement individuel.
• Les solutions sont très peu concentrées, de l’ordre de quelques µg/l. Les estimations prennent en compte les cas de solutions moins concentrées de l’ordre de quelques mg/l (ex. Fluor).
• Les composés chélatés sont conservés à pH adapté.
• Chaque solution est conservée dans de bonnes conditions qui seront développées (péremption, température…).
• Les solutions d’oligoéléments sont introduites par microdosages, dans un flux important de courant, rapidement dispersées dans l’aquarium.
• La quantité diluée destinée à la supplémentation est réduite pour une période de 2 à 3 mois.

Risques liés à la non chélation

• Stabilité de la solution monocomposant au stockage : risques d’oxydation, de précipitation lors de la conservation dans l’eau osmosée.
• Stabilité de la solution au diluée avant supplémentation.
• Interactions entre oligoéléments.
• Réactions potentielles au pH de l’eau de mer avec ses macroéléments.

Nécessité de chélater certains éléments

Parmi les composés d'(oligo)éléments B, Ba, Br, Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Li, Mn, Mo, Ni, Se, Sr, V, Zn, Si… tous ne nécessitent pas de chélation. Selon le niveau du risque la chélation peut être :

1. Inutile : aucune interaction, conservation sûre. Certaines molécules ou ions sont très stables seuls, en solution à très faible concentration, ou au contact de l’eau de mer avec ou sans microdosages
2. Envisageable : interactions faibles, potentielles à faible concentration, selon la situation.
3. Conseillée : risque modéré, instable dans le temps. En l’absence de suffisamment de retours pratiques, difficiles à évaluer, il est impossible de déterminer avec certitude la nécessité de chélater certains composés. C’est notamment le cas des solutions multicoposants (cocktails). Dans l’association il suffit parfois de chélater les composés concernés, à l’origine de réactions.
4. Impérative : risque élevé de précipitation ou de réactions, notamment pour les ions qui précipitent ou s’oxydent facilement même conservés en solution monocomposant dans l’eau osmosée et a fortiori au contact de l’eau de mer.

9.2. Cas des solutions monoélément

Chaque fois que possible la supplémentation de solution monoélément est à privilégier.

• Risques réduits : moins d’interactions entre éléments.
• Éléments peu consommés : les analyses ICP pourront révéler une faible variation de certains éléments tels que B, Ba, Br, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, V… sur plusieurs mois. On peut donc se contenter de complémenter manuellement les oligoéléments concernés lors de la remise à niveau après les tests ICP, à condition que leur périodicité soit raisonnable, de 2 à 4 mois.
• Fortement recommandée avec les métaux oxydants non chélatés Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Zn…

9.2.1. Besoin de chélation en monoélément

Le besoin de chélater une solution monocomposant dépend uniquement :

• De la stabilité de la solution lors de sa conservation.
• Des réactions potentielles au contact de l’eau de mer. En effet, la faible concentration de la solution n’exclue pas statistiquement des interférences avec des ions (sulfates, carbonates…) fortement présents dans l’eau de l’aquarium marin. La chélation s’impose alors.

9.3. Cas des solutions multiéléments (cocktails)

L’aquarium consomme de nombreux éléments qu’il faut supplémenter régulièrement, généralement par microdosage. Afin de réduire le nombre de pompes péristaltiques on souhaitera parfois diluer ensemble plusieurs solutions d’éléments différents. On pourra aussi limiter la supplémentation aux seuls oligoéléments les plus consommés. La maintenance ainsi simplifiée réduira les risques d’interférences entre composés.

9.3.1. Incompatibilités des associations sans chélation

Les différentes formes chimiques des oligoéléments ne sont malheureusement pas toutes compatibles pour être mixées en l’état. Certaines espèces chimiques présentent des risques dès lors qu’elles sont associées, pour diverses raisons : solubilité restreinte, précipitation, oxydation, compatibilité réduite au pH ≈7 de leur dilution. Par exemple le fluorure de sodium (NaF) interagit avec le chlorure de baryum (BaCl₂) en fluorure de baryum (BaF₂) ou bien avec le chlorure de strontium (SrCl₂) pour former du fluorure de strontium (SrF₂), deux sels très peu solubles dans l’eau conduisant à des précipitations même dans l’eau osmosée.

Le tableau 7 identifie le niveau de compatibilité des composés dans les conditions citées auparavant. Toute combinaison à risque doit être administrée individuellement. Le risque particulier du fluor plus concentré (quelques g/l) est pris en compte face à d’autres oligoéléments moins concentrés.

9.3.2. Compatibilités des associations avec chélation

De nombreuses combinaisons sont cependant rendues possibles par la chélation (tableau 8) qui devient indispensable. Il suffit parfois de ne chélater correctement que l’élément perturbateur pour obtenir une combinaison suffisamment stable. Par exemple, dans l’exemple précédent : le chlorure de baryum et le chlorure de strontium.

Le tableau 8 dresse l’inventaire des compatibilités avec chélation adaptée des métaux les plus instables : Cu, Fe, Mn, Zn, Ni, Co, Cr.

9.3.3 Combinaisons multi-éléments

Si certains composés chimiques sont compatibles et stables,  le tableau 7 déconseille les combinaisons d’autres (cases rouges). La prudence recommanderait donc de diluer individuellement ces métaux. Cependant les risques sont considérablement réduits dans notre cas pour les raisons suivantes :

• Chélation : Elle réduit notablement tous les risques. Le tableau 8 à dominante verte permet d’envisager de nombreuses associations.
• Solutions diluées : Les concentrations extrêmement faibles des métaux limitent la probabilité d’interactions entre les différents éléments métalliques. De plus la capacité de chélation dépasse le besoin des sites réactifs du métal.
• Eau osmosée : La solution se réalise dans de l’eau osmosée exempte d’ions compétiteurs.
• Précipitation et compétition réduites : les faibles concentrations, bien en deçà des seuils de saturation, le risque de précipitation des métaux (sous forme d’oxydes ou de hydroxydes) est minime. De plus il n’existe pas de réelle compétition pour les sites de chélation. En effet, bien que certains métaux aient une plus forte affinité pour les sites de chélation (Fe, Cu), à des concentrations très faibles les sites de chélation restent largement disponibles, et la compétition devient négligeable.

Ainsi, il devient tout à fait possible d’assembler des solutions chélatées de métaux (Fe, Cu, Zn…) sans risque majeur dans les conditions préalablement évoquées (concentration des chélateurs, mélangeage, pH, conditionnement, stockage et péremption) pour éviter toute altération (oxydation, complexation…).

Pourquoi donc ne pas diluer toutes les solutions d’oligoéléments dans un même contenant, tant les couples du tableau 8 semblent possibles ? Cependant, associer dix composés multiplie les risques dont l’estimation est théorique, dans des conditions particulières. L’aquariophile n’est pas à l’abri d’un écart qui pourrait l’écarter de la situation idéale. De plus la chélation dans le cadre du récifal est un juste équilibre entre stabilité chimique et biodisponibilité qu’il est difficile d’appréhender avec certitude. La supplémentation étant une opération cruciale pour la maintenance de l’aquarium et la santé des animaux, on se limite à quelques combinaisons en cocktails.

Le tableau 9 propose trois cocktails :

• Cocktail 1 : éléments légers non métalliques.
• Cocktail 2 : métaux chélatés.
• Cocktail 3 : ions métalliques lourds, sensibles en présence de carbonates, sulfates ou hydroxydes.

Nota : les éléments B, Co, Cr, Mo, Ni, V peuvent faire l’objet d’une complémentation ponctuelle s’ils sont peu consommés entre deux analyses ICP.

10. Conditions pour réaliser une solution

10.1 Dosages : pesées et solutions mères

Les concentrations des solutions sont très faibles, quelques grammes par litre d’eau osmosée, voire moins de l’ordre de 0,1 gramme par litre pour certains. Le dosage doit être d’autant plus précis. La précision peut s’obtenir de plusieurs manières :

• Balance de précision : La règle veut que la balance soit 10 fois plus précise que la pesée. Par exemple peser 1,54 g (au centième de gramme) avec une précision de 0,001 g (au millième de gramme). Dans ce dernier cas la pesée nécessite quelques précautions : pas de courant d’air, support stable sans vibrations.
• Solutions mères : En l’absence de balance suffisamment précise, on peut avoir recours à une solution mère plus concentrée. Par exemple, pour obtenir 0,1 g de composé, peser 10 fois plus, soit 1 g (balance à 0,1 g) et diluer dans 1 litre d’eau. 100 ml de cette solution mère à 1 g/l contiennent 0,1 g de composé dissous. Ces 100 ml mélangés ensuite à 900 ml d’eau osmosée constituent 1 litre à la concentration 0,1 g/l (100 µg/l).

10.2. Ajustement du pH de la solution

C’est un aspect très important. En effet, chaque chélateur trouve son efficacité dans une plage de pH défini par le tableau 3, sans quoi les métaux peuvent précipiter, se combiner avec des effets inefficaces ou inattendus. Le pH doit être ajusté à son optimum, que la solution soit mono composant pour sa bonne conservation, et plus encore si elle est multi composants. En effet, même chélatés certains complexes métalliques peuvent se déstabiliser et subir une lente précipitation à pH > 8. Ne pas ajuster le pH conduit à réduire les avantages de la chélation à néant.

L’ajustement se réalise en ajoutant une solution acide ou basique, doucement, au goutte à goutte, en remuant doucement, et en mesurant constamment l’évolution du pH. Quelques gouttes suffisent parfois pour passer du mini au maxi de la plage optimale. La nécessité d’ajuster plus ou moins dépend de l’association chélateur-chélaté. Le pH-mètre est recommandé  :

• Abaisser le pH : au moyen d’un acide faible (acide citrique,) ou d’un acide concentré (acide chlorhydrique) permettant de limiter le nombre de gouttes. Par exemple, une solution d’acide chlorhydrique 23% (HCl) dilué à 50 % dans l’eau osmosée.
• Augmenter le pH : Au moyen d’hydroxyde de sodium dit soude caustique (NaOH) ; d’acétate de sodium plus doux et stable ou de carbonate de sodium (Na₂CO₃). Par exemple 2 g de carbonate de sodium dans 100 ml d’eau osmosée produit une solution ≈pH 10.

10.3. Dissolution, homogénéisation

Les faibles concentrations imposent que les solutions soient particulièrement bien homogénéisées, manuellement avec un bâtonnet en verre ou une spatule métallique propre, ou de préférence au moyen d’un agitateur (ex. agitateur magnétique à barreau). La dissolution est plus aisée à température ambiante, voire légèrement plus élevée 40°C maximum. Remuer de 5 à 10 mn pour 1 litre, régulièrement, en mouvements circulaires et à vitesse modérée pour limiter l’introduction d’air.

La solution doit être claire (ambrée en présence d’acide humique), homogène, sans particule visible au fond du récipient. Le visuel n’est toutefois pas suffisamment significatif pour de très faibles concentrations, aussi faut-il soigner l’agitation jusqu’à son terme.

10.4. Matériel nécessaire

Pour la solution :

• Le composé en poudre.
• Eau osmosée et déionisée (conductivité < 10 µS/cm, TDS < 5 mg/l).
• Balance de précision à 0,01 g voire 0,001 g.
• Pipettes volumétriques précises (1 ml, 10 ml)
• Béchers de 500 ml ou 1 l, propres, résistants et inertes (PEHD, PP, verre).
• Agitateur magnétique (recommandé).
• Gants et matériel stérile pour éviter la contamination.

De plus, pour la chélation :

• Le chélateur (ex. gluconate, citrate de sodium).
• pH-mètre étalonné.
• Solutions d’une base et d’un acide faible.

11. Réaliser une solution DIY d'(oligo)élément

11.1. Protocole pour une solution de 1 litre

1. Définir la concentration du composé métallique : Le Calculateur supplémentation monoélément (figure 7) permet de déterminer le poids du composé en fonction de la concentration souhaitée de l’élément métal. Le Calculateur Supplémentation propose un tableur à télécharger, intégrant plusieurs composés chimiques.
2. Définir le poids de chélateur (si besoin) : Avec le Calculateur supplémentation monoélément selon le besoin spécifique de l’élément chimique (tableau 3) et le ratio maxi élément/chélateur (tableau 2).
3. Préparer la solution mono-composant chélatée :
   1. Préparer environ 300 ml d’eau osmosée tempérée à 25 – 40 °C.
   2. Introduire progressivement le poids de chélateur (si préconisé)
   3. Remuer doucement ≈5 mn, jusqu’à dissolution et homogénéisation complètes.
   4. Compléter ensuite avec le poids du composé chimique (sous forme de poudre ou de solution mère) dans ces 300 ml..
   5. Continuer à agiter ≈5 mn, doucement jusqu’à dissolution et homogénéisation complètes.
4. Compléter le volume : Ajoutez de l’eau osmosée jusqu’à atteindre le volume final de 1 litre.
5. Vérifier la solubilité : La solution reste homogène et stable.
6. Vérifier et ajuster le pH de la solution selon le tableau 3 (gluconate pH 7-8).
7. Remuer la solution durant ≈5 mn pour assurer une homogénéité complète.

11.2. Cas particulier de composés peu solubles

11.2.1. Solution de Vanadium

Les formes solubles commerciales de vanadium telles que l’orthovanadate de sodium sont peu accessibles à l’amateur. Le pentoxyde de vanadium (V₂O₅) parfois proposé est malheureusement quasi insoluble dans l’eau osmosée. Il peut toutefois être dissout à très faible concentration, en milieu acide (HCl) et oxydant (H₂O₂).
Autant l’orthovanadate de sodium est stable en l’état, autant cette préparation nécessite d’être chélatée (ex. gluconate de Na) pour une meilleure stablilité, compatibilité et biodisponibilité.
Attention ! Une telle manipulation nécessite beaucoup de rigueur et des précautions liées à la toxicité du pentoxyde de vanadium potentiellement cancérogène puis à l’utilisation d’acide et de soude.

Ingrédients nécessaires :

• Eau osmosée
• Acide chlorhydrique concentré (HCl à 23 %).
• Peroxyde d’hydrogène (H₂O₂ 40V à 12 %).
• Pentoxyde de vanadium (V₂O₅) pur, en poudre fine.
• Gluconate de sodium pur.
• Soude caustique (NaOH) diluée pour ajuster le pH

Protocole de préparation :

Préparation de 500 ml de solution à 0,02% de vanadium (0,2 g/l). Le protocole doit être scrupuleusement suivi, les phases acides, la régularité d’incorporation et les durées d’agitation étant primordiales pour obtenir une solution exempte de résidus.

1. Préparer 50 à 100 ml d’eau osmosée dans un bécher (PEHD, PP, verre) de 500 ml.
2. Agiter le bain avec agitateur magnétique.
3. Ajouter 0,6 ml HCl à 23%, agiter 1 mn.
4. Ajouter au goutte à goutte 2 ml de peroxyde d’hydrogène (H₂O₂ à 12%), homogénéiser 1 mn.
5. Incorporer progressivement 0,180 g de pentoxyde de vanadium (V₂O₅) en poudre fine. La couleur est orange-foncé.
6. Continuer l’agitation > 1 h à 2 h jusqu’à dissolution complète. La solution est limpide, homogène.
7. Disperser lentement 0,450 g de gluconate de sodium (moles V/Glu. 1:2), homogénéiser 5 mn.
8. Compléter à 500 ml avec de l’eau osmosée et homogénéiser 5 mn. La solution prend une teinte jaune pâle (photo), signe de stabilité sous forme de complexes solubles.
9. Ajuster à pH 6,5 – 7 avec quelques gouttes de soude caustique (NaOH) dissoute.
10. Laisser reposer 1 heure, l’éventuel dépôt doit être faible, prélever la solution limpide.
11. Stocker et conserver avec les précautions évoquées ci-après.
12. Utiliser : 1 ml de solution dans 100 l augmente l’élément vanadium V de 2 µg/l.

11.3. Stockage et conservation des solutions

• Conditionner la solution dans un flacon opaque (PEHD, P, verre) et hermétique sans échange d’oxygène.
• Stocker dans un endroit frais à température stable (15-25 °C), à l’abri de la lumière directe.
• Vérifier le pH : en cas de doute (dépôts, couleur).
• Péremption : la solution peut se dégrader avec le temps même en présence de solutions très diluées. On peut tester la stabilité des solutions en observant la présence de précipités ou le pH.
  • Solution mono composant : Préparer uniquement la quantité nécessaire pour 3 à 6 mois.
  • Solution multi élément : environ 2 mois.

12. Réaliser un cocktail multiéléments

Le Calculateur supplémentation monoélément permet de déterminer pour chaque élément les doses à distribuer quotidiennement en une ou plusieurs doses pour atteindre un objectif de supplémentation journalière en µg/l/j. La forme tableur du Calculateur Supplémentation permet les mêmes calculs. Il a l’avantage de visualiser ensemble les seuls éléments concernés par la dilution multiéléments.

Lors de l’assemblage, introduire en premier les métaux chélatés, le cas échéant.

13. Maintenance relative aux oligoéléments

La gestion des oligoéléments ne se limite pas à leur ajout. Elle intègre certaines considérations :

• A quel moment supplémenter : La seconde partie de la nuit est propice. En effet, à pH bas (< 8,2) certains métaux (Fe, Mn, Zn, Cu) restent plus solubles et assimilables. D’autre part cela réduit les interactions indésirables avec les macroéléments (KH, Ca, Mg) souvent réalisés en journée pour limiter la précipitation.
• Où supplémenter : en aval de l’écumeur et des traitements, dans une zone brassée au niveau de la pompe de remontée.
• Éviter l’accumulation et le déséquilibre : Certains métaux peuvent se carencer ou s’accumuler et devenir toxiques. Des précipités insolubles peuvent se dissoudre plus tard de façon incontrôlée. Mesurer à l’ICP les niveaux d’oligoélément, notamment I, Fe, Mn, Zn, Mo, V. Ne pas doser à l’aveugle. Adapter les ajouts selon les apports, par exemple via la nourriture, le phytoplancton.
• Observer les coraux : La perte de couleur peut résulter d’une carence, ou certaines pigmentations d’un excès.
• Comment supplémenter : Doser en petites doses répétées si possible avec une pompe doseuse, plutôt qu’un grand ajout, pour une meilleure stabilité, une absorption progressive. Le Calculateur supplémentation monoélément définit le dosage maxi journalier.
• Traiter à bon escient et sans excès :
  • Résines anti-phosphates : Elles peuvent fixer à leur surface les ions Fe³⁺ et d’autres métaux. Complémenter après l’utilisation de résines.
  • Charbon actif : Le charbon actif possède une grande capacité d’adsorption. Bien que son affinité pour les métaux libres soit faible, il peut capter certains complexes métalliques (Fe, Cu, Zn…), l’iode, et impacter leur concentration le temps de son activité.
  • Produits Oxydants Les oxydants couramment utilisés en récifal (ozone, peroxyde d’hydrogène, UV) peuvent dégrader certains chélateurs organiques, modifier l’état d’oxydation de certains métaux (Fe, Mn), précipiter sous forme d’hydroxydes ou d’oxydes insolubles et libérer les métaux sous forme libre à un niveau plus toxique. Limiter l’exposition aux oxydants.
  • Écumeur et export biologique : L’écumeur peut extraire les métaux en solution, complexés par des chélateurs organiques, avant même qu’ils ne soient assimilés par les organismes. Si besoin il peut être temporairement désactivé.

14. Pour résumer

Réussir sa supplémentation d’(oligo)éléments repose sur quelques recommandations  :

• Si vous utilisez des produits commerciaux, choisissez des solutions bien dosées, idéalement chélatées
• Si vous réalisez vos propres solutions, privilégiez des produits de haute pureté et utilisez des chélateurs adaptés (gluconate, citrate, acide humique).
• Éviter les erreurs courantes : surdosage, absence de chélation pour certains métaux, utilisation de produits inadaptés
• Surveiller les paramètres avec des analyses régulières (ICP) pour ajuster les dosages.

La réalisation de solutions d’oligoéléments est plus complexe qu’il parait de prime abord. Si cet article n’a pas convaincu de se lancer dans cette opération, à juste titre, peut être permettra-t-il de mieux comprendre les enjeux et les limites de la supplémentation.

En savoir plus

• Réactions et équilibres de complexation en milieu aqueux
• Complexes de coordination

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1. Intérêt du carbone organique

1.1. Objectif

Chaque aquariophile tente de maintenir un environnement stable et propice au développement des coraux et autres organismes. Dans certaines circonstances le niveau élevé des nutriments nitrates NO₃ et phosphates PO₄ déstabilise l’écosystème de l’aquarium. Les algues et cyanobactéries prolifèrent, la croissance des coraux se ralentit, quand les effets ne sont pas plus critiques. L’objectif est donc de réguler le niveau des nitrates NO₃ et phosphates PO₄ selon les espèces hébergées et les objectifs de maintenance.

1.2. Principe d’action

Le principe consiste à introduire une source de carbone organique dissous (COD) dans l’eau de l’aquarium pour stimuler la croissance des bactéries. Ces dernières, vivantes ou mortes, chargées de nutriments accumulés dans leurs cellules, sont ensuite exportées hors du système via l’écumeur ou consommées par d’autres organismes.

1.3. Pourquoi évoquer le carbone ?

Comme tout organisme vivant, les bactéries nécessitent des nutriments assimilés sous forme d’aliments particulaires ou dissous dans l’eau, indispensables pour leur métabolisme, notamment :

1. Carbone (C) : Il constitue la base des molécules (protéines, lipides, ADN…) et joue un rôle comme source d’énergie. Mais son utilisation diffère selon le type de bactérie (hétérotrophe, autotrophe…) et de type de carbone (organique, inorganique).
2. Azote (N) : Essentiel à la synthèse des acides aminés, protéines et des acides nucléiques (ARN/ADN).
3. Phosphore (P) : Indispensable pour les membranes cellulaires (phospholipides) et la production d’énergie (ATP).

1.4. Pourquoi le dosage vise uniquement le carbone ?

Les organismes se sont adaptés à leur environnement marin. Leur métabolisme n’est possible que lorsque ces éléments sont présents, et dans certaines proportions C:N:P. Ce ratio reflète la composition moyenne des biomasses cellulaires et plus ou moins leur assimilation dans un contexte équilibré. C’est à dire que si l’un est en carence, il devient le facteur limitant son métabolisme et son développement. Cet aspect est développé dans l’article C:N:P Redfield est-il aquariophile ?
Pour mémoire, le ratio de Redfield C:N:P établi pour le phytoplancton océanique est 106:16:1 soit un ratio C:N de 66:10. Le ratio évolue selon les espèces. Celui des bactéries hétérotrophes varie dans une plage de 50:10 à 100:10. J’utiliserai un ratio C:N de 75:10 pour les calculs de dosage ultérieurs de sources de carbone.

Contrairement à l’océan, dans un aquarium récifal le carbone dissous est en général plus rapidement déficitaire que l’azote et le phosphore. Son taux devient insuffisant pour assurer la prolifération de la population bactérienne. Il est alors nécessaire d’administrer un dosage quotidien de carbone qui stimulera l’activité bactérienne. Ce faisant, il faudra éviter tout surdosage qui présenterait des risques pour tous les organismes de l’aquarium. Il doit être précis et fiable.

Par ailleurs, les bactéries ont un cycle de vie court, de l’ordre de quelques heures à 24 heures. Si leur population peut rapidement augmenter, à l’inverse elle peut péricliter tout aussi vite entre deux apports. Aussi il est indispensable d’en dispenser régulièrement au cours de la journée.

1.4. Carbone organique et bactéries hétérotrophes

Les deux vont de pair. En effet, les bactéries strictement hétérotrophes que nous souhaitons développer nécessitent des composés organiques. Voyons pourquoi.

1.4.1. Carbone organique et inorganique

Le carbone est dit inorganique quand il n’est pas lié à des atomes d’hydrogène (H). Les composés qui le contiennent sont généralement simples et stables tels que le dioxyde de carbone (CO₂), les bicarbonates (HCO₃^–), les carbonates (CO₃^2-) ou d’autres formes minérales comme le calcaire (CaCO₃).
Dans un organisme vivant une faible quantité de carbone est inorganique. Ce dernier est pauvre en énergie, et nécessite des étapes supplémentaires pour être réduit et intégré dans des molécules organiques.
Dans le cycle de l’azote il intervient principalement pour les bactéries autotrophes comme les bactéries nitrifiantes, qui transforment ammoniaque en nitrite puis en nitrate, ce qui n’est pas notre objectif. Le carbone inorganique ne contribue pas à réduire les nitrates. Certes, il contribue à l’activité des algues et la réduction des nutriments, mais il s’agit d’un autre débat.

Le carbone organique est lié à des atomes d’hydrogène (H), souvent associés à d’autres éléments comme l’oxygène (O), l’azote (N), le soufre (S), ou le phosphore (P), comme les alcools (éthanol, vodka), les glucides (glucose, saccharose…), les acides aminés (glycine…), les acides organiques (acide acétique : vinaigre, formique, citrique…) etc.
Dans un organisme vivant, la majorité du carbone est organique, car il est intégré dans des molécules biologiques telles que les glucides (ex. glucose, glycogène), les lipides (graisses, huiles), les protéines (constituées d’acides aminés) et les acides nucléiques (ADN, ARN).
Les bactéries assimilent plus facilement le carbone organique parce qu’il est directement utilisable comme source d’énergie et de matériau pour leur croissance et leur métabolisme.

Ainsi, pour réduire les nutriments dans l’aquarium, le carbone organique présent et ajouté, agit dans deux processus principaux qui nous intéressent :

1. Biodégradation : Des bactéries (aérobies et anaérobies) prolifèrent et assimilent des nutriments tels que le phosphore (sous forme de phosphate PO₄) et l’azote (sous forme de nitrate NO₃ et d’ammoniac NH₄).
2. Dénitrification : Les bactéries dénitrifiantes (anaérobies facultatives) convertissent les nitrates (NO₃) en azote gazeux (N₂). Elles n’ont cependant pas d’effet sur les PO₄.

1.4.2 Bactéries hétérotrophes

Les bactéries sont hétérotrophes, autotrophes et parfois les deux.

• Bactéries hétérotrophes : un organisme est dit hétérotrophe quand il tire sa matière organique et son énergie de sources externes, d’autres êtres vivants ou de leurs restes. Leurs enzymes spécifiques permettent de casser les liaisons chimiques des molécules (protéines, glucides, lipides…). Les bactéries hétérotrophes sont donc en mesure de biodégrader les substances organiques efficacement, rapidement, et d’assimiler les nutriments. De même pour la dénitrification en milieu anaérobie. Ce sont celles que l’on souhaite développer plus particulièrement ici.
• Bactéries autotrophes : un organisme est dit autotrophe quand il produit sa matière organique. Ces bactéries consomment directement le carbone sous forme inorganique tel que le CO₂. Cependant, bien qu’essentielles pour transformer ammoniac et nitrites en nitrates (nitrification), ce n’est pas ce que nous souhaitons ici. D’autre part, même si certaines espèces peuvent contribuer à la biodégradation et à la dénitrification, elles sont inadaptées et peu efficaces, leur métabolisme plus lent étant très dépendant du carbone inorganique.

1.5. Pourquoi utiliser du carbone dissous ?

Le carbone organique dans un aquarium peut se présenter sous plusieurs formes :

• Formes particulaires (MOP) : Le carbone est intégré aux matières organiques solides, telles que les restes de nourriture ou excréments, qui nécessitent une dégradation préalable par des enzymes ou d’autres micro-organismes.
• Formes dissoutes (MOD) : Le carbone est un composant de molécules organiques solubles (éthanol, glucose…). Les bactéries exploitent plus facilement le carbone organique dissous. Il est directement assimilable.
  Une chance pour nous : la présentation liquide permet un dosage aisé, précis et automatisable. Les sources de carbones ajoutées sont donc sous forme dissoutes (COD).

2. Taux de carbone en aquarium

2.1. Taux de COD optimal en récifal

Au sein des récifs coralliens les taux de COD sont extrêmement faibles de 0,5 à 1 mg/l (5) dans les eaux océaniques et de 5 à >25 mg/l dans les zones polluées par l’activité humaine.

Dans un aquarium récifal, le niveau du COD peut augmenter en présence d’une charge organique élevée (nourriture, déjections…) favorisant la prolifération de biofilms, d’algues ou de cyanobactéries pouvant conduire à une hypoxie… bref, tous les risques que l’on évoquera plus loin. La méthode de maintenance et les équipements de filtration mécanique (filtres divers, changements d’eau), physique (écumeur) et biologique (PV, substrats poreux) sont choisis pour viser un taux de 1 à 3 mg/l suffisant pour maintenir un équilibre biologique sans compromettre la qualité de l’eau. En dessous, la réduction des nitrates et phosphates pourrait être insuffisante.

2.2. Mesurer, évaluer le COD

La mesure directe du COD nécessite un équipement spécifique (titration oxydative, analyseurs automatiques), inaccessible aux aquariophiles amateurs. Le test Triton Labs N-DOC mesure la concentration de carbone organique dissous dans l’eau et permet d’évaluer l’équilibre bactérien dans l’aquarium.

Les classiques test NO₃ et PO₄ préviennent indirectement d’une accumulation de nutriments, c’est à dire des effets potentiels liés à une carence en carbone. Plus globalement ils alertent sur un déséquilibre lié à l’exploitation du COD dans l’aquarium.

2.3. Déceler une déficience du COD

La déficience en carbone organique est en général liée à une dérive du ratio des nutriments C:N:P. L’accumulation de nutriments non consommés induit des déséquilibres biologiques dans l’aquarium, révélés par un excès de nitrates et phosphates. Les tests et l’observation visuelle s’avèrent de bons moyens de déceler une dérive. Nous disposons de quelques bioindicateurs :

• NO3 et/ou PO4 élevé : Une accumulation de l’un ou l’autre des nutriments ou des deux, peut être un indice qu’il manque du carbone pour permettre le métabolisme des bactéries. Le carbone est alors le facteur limitant qui empêche les processus biologiques de se réaliser correctement.
• Algues indésirables : L’excès de nitrates et phosphates non consommés par les bactéries nourrit les algues, qui prolifèrent rapidement.
• Réduction de la diversité bactérienne : Une carence en carbone limite la croissance bactérienne et réduit leur diversité. Cela peut entraîner une domination d’espèces opportunistes ou pathogènes. Ce phénomène non visible à l’œil nu, peut avoir des conséquences indirectes comme une filtration biologique moins efficace ou une santé amoindrie des coraux qui ne bénéficient plus des bactéries bénéfiques disparues.
• Comportement des coraux et invertébrés : L’excès de nutriments généré par une carence en carbone peut ralentir la croissance et la calcification des coraux, et dérégler l’équilibre métabolique traduit par un stress ou blanchiment partiel.
• Biofilms indésirables et cyanobactéries : Ces dernières se développent dans des environnements riches en nutriments, même avec une faible quantité d’oxygène disponible. Leur présence est souvent exacerbée par un déséquilibre C:N:P.
• Eau trouble ou jaunâtre : La dégradation insuffisante des matières organiques entraîne l’accumulation de composés organiques dissous (DOC) qui peuvent colorer l’eau.
• Accumulation de sédiments : Des déchets organiques non décomposés (particules alimentaires, excréments) s’accumulent plus visiblement dans les zones peu brassées.

3. Quand doser du carbone organique

Dans son objectif de maintenir un aquarium stable avec une maintenance la plus fiable et facile, le récifaliste devrait tout mettre en œuvre pour que l’équilibre biologique soit atteint le plus simplement possible, sans besoin de supplémenter en COD. Pour autant certaines situations l’imposent, dans une période limitée ou régulièrement.

3.1. Dosage selon les situations

L’ajout de carbone peut être nécessaire dans certaines situations :

• Charge organique excessive : La production de déchets organiques est importante, par exemple dans les aquariums hébergeant de nombreux poissons pollueurs, ceux nécessitant une forte alimentation (filtreurs), pour réduire la production d’algues ou d’autres nuisances… L’activité bactérienne consomme phosphore et azote pour maintenir des taux de NO₃ et PO₄ satisfaisants dans l’aquariu
• Système à faible taux de nutriments : Un système de gestion dit ultra low nutrient system (ULNS) tente de reproduire au mieux l’environnement récifal à très faible teneur en NO₃ (~1 mg/l) et PO₄ (~0,01 mg/l) dominé par les SPS, et également de réguler le ratio entre nitrates et phosphates notamment lors d’événements ponctuels (suralimentation, poisson mort). Un réacteur à bactéries (RAB) souvent associé à ce type de maintenance contribue a sa maitrise.
• Aquariums immatures : le renforcement maitrisé de l’activité bactérienne peut contribuer à activer ou stabiliser les cycles d’azote et de phosphore dans les aquariums nouvellement installés. C’est parfois le cas en débutant avec des pierres synthétiques ou recyclées.
• Formation de bactérioplancton : En milieu naturel c’est une source importante de l’alimentation d’organismes non photosynthétiques (NPS) tels que les coraux azooxanthellés (Tubastrea, certaines gorgones), les planctonivores microphages (bivalves, vers à panache, holothuries…). Les bactéries ainsi développées, mortes ou excrétées, sont une source de nourriture pour les coraux.
• Grands aquariums : La gestion maitrisée des excès de nutriments (nitrates et phosphates) permet de limiter les changements d’eau couteux et fastidieux (aquariums publics, systèmes isolés).
• Filtration complémentaire : Le RAB peut compléter l’action d’un refuge algal, d’un écumeur ou de résines anti-phosphates. Il constitue une approche supplémentaire, voire une alternative quand ces techniques ne peuvent être mises en place (encombrement d’un refuge, écumeur sous dimensionné…).

3.3. Risques associés à l’ajout de carbone organique

Source : Marine Ecology Progress Series

L’augmentation de COD accélère notablement le développement des bactéries du mucus corallien (2) source de maladies (nécroses…) et de la mort des coraux, sans relation avec celle de nitrates et phosphates.
Une surdose de carbone organique dans un aquarium récifal s’ensuit d’une prolifération bactérienne pouvant conduire à des situations encore plus rapidement critiques :

• Déficience en oxygène : La croissance bactérienne massive épuise rapidement l’oxygène dissous dans l’eau, causant une hypoxie pouvant conduire à la mort des poissons et par réactions, celle de tous les organismes de l’aquarium.
• Biofilm nuisible : Une prolifération de biofilms sur les surfaces, les coraux et autres organismes réduit leurs échanges gazeux vitaux.
• Stress et mort des coraux : Une accumulation de biofilm bactérien ou un déséquilibre de la flore bactérienne dans le mucus des coraux peut induire des stress favorisant l’apparition de maladies se manifestant par des nécroses tissulaires lentes (STN) ou rapide (RTN).
  Il peut également se produire une accumulation de poisons (sulfure d’hydrogène ou métabolites secondaires) et/ou une prédation microbienne sur les polypes coralliens affaiblis.
• Bloom bactérien : Une explosion bactérienne rend l’eau trouble, ce qui peut réduire la lumière disponible pour les coraux symbiotiques (zooxanthelles) et nuire à la photosynthèse et plus grave la désoxygénation du milieu.

• Accumulation d’ammoniac : La décomposition excessive des matières organiques peut engendrer un niveau d’ammoniac rapidement toxique pour les poissons et les coraux.
• Inhibition de la dénitrification : La déficience en oxygène liée à l’activité bactérienne perturbe le processus naturel de dénitrification pouvant entraîner une accumulation de nitrates.

• Fluctuations du pH : Une surconsommation d’oxygène dans les zones où les bactéries prolifèrent massivement peut réduire le pH.
• Excès de sous-produits métaboliques : les bactéries peuvent libérer des composés organiques secondaires excessifs qui peuvent être toxiques ou perturber le système.

3.4 Stratégies pour minimiser les risques

• Dosage précis : Ajouter les sources de carbone de manière progressive et adaptée aux besoins du système pour éviter une prolifération incontrôlée de bactéries.
• Stabilité des paramètres : Maintenir un environnement stable (température, rédox, salinité) pour limiter le stress des coraux, qui les rend plus vulnérables aux pathogènes.
• Filtration efficace : Utiliser un écumeur performant et potentiellement un stérilisateur UV pour réduire la charge bactérienne globale, y compris les pathogènes.
• Bactéries compétitrices : Introduire des bactéries bénéfiques (probiotiques comme Bacillus spp. ou Pseudomonas spp.) pour limiter les niches disponibles pour les pathogènes.

4. Sources de carbone organique

Des sources de carbone sont naturellement présentes dans l’aquarium ou ajoutées intentionnellement pour augmenter la population bactérienne.

4.1. Sources de carbone issues de la maintenance

• Matières organiques dissoutes (DOM) : les déchets organiques produits par les poissons, les invertébrés et les coraux (excréments, déchets alimentaires, mucus), se décomposent en carbone organique dissous dans l’eau.
• Aliments : les aliments pour poissons ou coraux apportent du carbone organique (acides aminés, hydrates de carbone…).
• Particules organiques : les aliments micronisés enrichissent le système en carbone.
• Photosynthèse des algues : les algues (Chaetomorpha, Caulerpa) produisent des composés organiques (glucides…) constitués de carbone.
• Bactéries commerciales : certaines formules commerciales incluent des sources de carbone, optimisant leur efficacité

4.2. Sources de carbone ajoutées

L’aquariophile peut introduire plusieurs composés carbonés, les bactéries étant plus ou moins réceptives à certaines molécules, parmi lesquels :

• Alcools :
  • L’éthanol pur : s’avère très concentré pour un dosage fiable. Un excès peut entraîner des « pics bactériens » soudains, augmentant le risque de développement de bactéries opportunistes. On peut toutefois le diluer à sa guise dans de l’eau osmosée.
  • La vodka (40 % vol. éthanol) est facilement disponible et préférable à d’autres alcools parfois dénaturés. Sélectionner une vodka la plus pure possible, sans arômes, colorants, ou sucres ajoutés, étiquetée "vodka pure" ou "distilled vodka".
    Une marque standard et économique peut faire l’affaire, peu importe sa base (blé, pomme de terre, maïs, betterave, etc.). Celles issues de blé ou de maïs sont les plus courantes.
• Glucides, sucres : monosaccharides (glucose, fructose), disaccharides (saccharose ou sucre blanc) et polysaccharides (agar, alginates, amidon…).
  • Le sucre blanc (saccharose) est également énergétique, en mesure de favoriser une croissance bactérienne rapide et massive s’il est utilisé inconsidérément. Cette facilité à surdoser est peut-être l’origine de déficience en oxygène conduisant au développement de pathogènes comme les Vibrio spp. ou d’autres bactéries anaérobies à l’origine de nécroses comme cela a été rapporté par des amateurs. Le saccharose, un disaccharide, demande une étape enzymatique supplémentaire avant d’être utilisé.
  • Le glucose anhydre ou plus facilement trouvé monohydraté, et aussi nommé D-glucose ou dextrose monohydraté, est un sucre simple (monosaccharide). Produit direct de la photosynthèse des algues et des zooxanthelles, il existe dans l’environnement corallien et préférable au saccharose. Il est facilement biodisponible et assimilé par de nombreuses bactéries.
    Ne pas utiliser le sirop de glucose qui contient d’autres sucres moins assimilables.
  • Le D-galactose également un sucre simple proche du glucose en termes d’énergie. Légèrement moins biodisponible que le glucose, il ne s’adresse pas strictement aux mêmes bactéries. Ceci expliquant peut-être son impact moindre sur la diversité de la flore bactérienne et la non-prolifération de certaines bactéries pathogènes (figure 1). C’est une option intéressante, notamment dans des circonstances où l’on recherche une stabilité.
• Acides aminés : tous les AA contiennent du carbone. Privilégier les acides aminés essentiels (histidine, leucine, isoleucine, lysine, méthionine, thréonine, valine) que les coraux ne synthétisent pas, ainsi que ceux utiles dans le métabolisme (arginine, glutamine, glycine, cystéine, tyrosine). Bien que proposés très dilués, les acides aminés étant des constituants essentiels des protéines ils contribuent à la santé du corail et trouvent donc un intérêt particulier en présence les aquariums à très bas taux de nutriments (ULNS).
• Acides organiques : l’acide acétique (vinaigre), maléique, lactique sont parfois utilisés.
  Nota : un vinaigre à 7° (soit 7 % d’acide acétique en volume) correspond à un vinaigre à 5 % d’acide acétique en masse.
• Acétates : Les acétates de calcium, sodium, magnésium… sont une forme stabilisée de l’acide acétique, directement assimilables. Leur choix peut contribuer à diminuer des dérives de minéraux Ca, Na, Mg.
• Hydrolysats de protéines : ces produits peu utilisés en aquariophilie récifale, dérivés de la décomposition des protéines sont riches en peptides et acides aminés offrant une source de carbone facilement assimilable par les bactéries et les coraux.
• Produits commerciaux pré-mélangés : Ces solutions telles que le Red Sea NoPox, prêtes à l’emploi, contiennent un mélange de différentes sources de carbone (alcools, acides organiques…).
• Substrats commerciaux carbonés : Il s’agit de matériaux peu ou non poreux enrichis en carbone organique, fournissant à la fois un substrat et une alimentation pour les bactéries. Le carbone inclus est progressivement libéré, rendu immédiatement disponible lors de l’érosion par les bactéries colonisant la surface, ce qui en facilite l’usage. La libération de carbone est lente et régulière, sans grand risque de surdosage mais elle impose de réajuster le volume du substrat selon l’usure.
  • Le matériau plastique est biodégradable, principalement :
    • Polyhydroxyalcanoate (PHA) auquel appartient le polyhydroxybutyrate (PHB) utilisé. La matière est produite par des bactéries en conditions stressantes avec peu de nutriments azote et phosphore. Elles accumulent du carbone comme réserve d’énergie. Le PHB est à dégradation lente assure une certaine stabilité.
    • Acide polylactique (PLA), un polyester thermoplastique obtenu à partir d’amidon de maïs, betterave sucrière et d’autres cultures riches en sucres. La fermentation des sucres produit de l’acide lactique ensuite polymérisé en macromolécules formant la matière plastique. Le PLA est à dégradation un peu plus rapide, adapté à des démarrages (Aquaforest, D-D Bio Pellets).
  • Ces matériaux sont produits sous deux formes :
    • En boules (bioballes) : Les bioballes (JBL BioNitrat EX…) moulées, se placent dans en filtration passive dans le flux de la cuve technique
    • En granulés (biopellets) : Le granulé est extrudé à chaud puis coupé en tailles et formes variant selon les marques, ce qui influence la fluidisation, le colmatage. Les biopellets s’utilisent en filtration passive comme les bioballes ou plus fréquemment en lit fluidisé au sein d’un réacteur à bactéries. Le commerce propose quantité de références (DVH Aquatic NP-Reducing Biopellets ; Reef Interests All-In-One Biopellets ; Tropic Marin NP-Bacto-Pellets…). Certaines ajustent la composition pour favoriser la réduction de certains nutriments, par exemple les phosphates en stimulant des bactéries spécifiques.

4.3. Choix des composés carbonés

Toutes les sources de carbone ne se valent pas. Leur utilisation doit être adaptée aux besoins spécifiques de l’aquarium tout en tenant compte du risque potentiel de favoriser les pathogènes. Quelques caractéristiques peuvent orienter le choix d’une source de carbone :

• Source d’énergie (kJ/g): La quantité d’énergie disponible dans une molécule dépend des atomes qui la composent et de la manière dont ils sont liés. Lors de la dégradation les bactéries exploitent l’énergie issue des liaisons chimiques de la molécule, rompues et reformées pendant les processus métaboliques. Les liaisons ciblées sont notamment celles riches en électrons : C−H et C−C.
  Les sources de carbone n’ont donc pas la même valeur énergétique et ne peuvent être remplacées part pour part. Une source de carbone très énergétique telle que l’éthanol, permet une assimilation plus rapide durant le métabolisme des bactéries, pour construire leur biomasse et un développement plus massif de la colonie. Cependant un excès d’énergie présente plus les risques déjà évoqués en cas de surdosage. A contrario, une source pauvre en énergie appauvrit les réserves et demande plus d’efforts enzymatiques pour l’assimilation.
  Le tableau 1 précise la valeur énergétique de différentes sources de carbone.
  Le calculateur proposé plus loin, définit celle de la solution carbonée issue d’une recette particulière. Dans ce dernier, l’eau étant une molécule stable et oxydée, elle ne participe pas aux réactions de combustion et n’apporte aucune énergie utilisable dans ce contexte.
• Facilité d’assimilation : Les bactéries assimilent plus aisément les carbones simples (éthanol, acide acétique, glucose, acétates) que ceux complexes (polysaccharides : saccharose…). Exigeant moins de transformations enzymatiques, d’énergie et de temps pour leur décomposition avant assimilation, ils sont plus rapidement bioassimilés et la croissance bactérienne en est facilitée. Dans la pratique le glucose et les acétates sont utilisés car facilement assimilables par une très grande variété de bactéries qui rencontrent régulièrement ces molécules issues de la lyse d’autres cellules vivantes.
• Effets sur NO_3, PO₄ : Selon les espèces, les bactéries réduisent mieux nitrates ou phosphates. Les glucides (glucose) sont plutôt mieux traités par les espèces assimilatrices de phosphore (PAB). Il s’avère heureusement que les mêmes bactéries contribuent plus ou moins au cycle de l’azote et celui du phosphore comme le détaille l’article Bactéries en aquarium marin et récifal.
• Taux de l’élément carbone en masse (%) : les composés diffèrent dans leur proportion en carbone. Cependant ce taux n’est qu’un indicateur. En effet, il y a possibilité de diluer la solution dans de l’eau osmosée pour atteindre l’objectif visé.

Le tableau 1 compare les particularités des principales sources de carbone organique en aquariophilie marine.

5. Recettes de solutions carbonées

5.1. La genèse en aquariophilie récifale

L’introduction de source carbonée en aquariophilie récifale a débuté avec l’éthanol pur, un produit concentré dont il a fallu trouver des dosages. Michael Mrutzek et Jörg Kokott on proposé un protocole en 2004, détaillé sur Der Meerwasseraquarianer et Récif France dans l’article Dosage de l’éthanol dans l’aquarium (plus disponible sur le Net), qui a évité bien des déboires à ceux qui s’en sont inspiré.

L’éthanol pur s’est vite avéré un procédé agressif avec des risques associés amplifiés. Une formule plus douce avec de l’éthanol dilué (vodka) et polycarbonée pour atteindre des bactéries diverses, a été proposée plus tard, publiée par Glassbox Design (plus disponible). Cette recette, dite méthode VSV (Vodka, Sucre, Vinaigre) originelle faisait état de 200 ml de vodka 40°, 50 ml de vinaigre blanc 7° (5%) et 1,5 tbsp de sucre blanc (saccharose) c’est à dire 1,5 cuillère à soupe soit ~20 g de sucre.

Des récifalistes ont plus tard reproché au sucre de favoriser les nécroses, plus que les alcools. Certes, l’augmentation du glucose a scientifiquement été relié à une augmentation de bactéries pathogènes. Cependant elle s’est limitée à comparer le glucose à d’autres formes de sucres présentes naturellement dans le mucus de coraux (galactose, manose…). Les chercheurs n’ont pas jugé bon de comparer le glucose avec le sucre blanc, la vodka 40° ou du vinaigre blanc, probablement jugés trop peu présents sur le récif. Par contre ils s’accordent à dire qu’un excès de carbone organique, quelle qu’en soit la provenance, augmente l’émergence et l’abondance d’agents pathogènes opportunistes cause de maladies et de nécroses dégradant les récifs (1,2). L’augmentation du COD est de ce point de vue plus critique que celle des nitrates et phosphates (3).
Le sucre blanc (saccharose)
serait également à l’origine du ternissement de coraux… une raison de lui préférer le glucose voire le galactose, plus facilement assimilables, auxquels il est naturellement habitué.

5.2. Recettes polycarbonées

Source : Nature.com

La nature des sources de carbone influe sur la densité et la diversité de la communauté bactérienne (4), d’autant plus quand la source est unique. En effet, l’enrichissement d’une partie de la communauté permet à ces bactéries d’en supplanter d’autres qui pourraient avoir des rôles défensifs (production d’antibiotiques) ou métaboliques (fixation du carbone ou de l’azote).

La figure 1 montre que le glucose utilisé seul, favorise les bactéries Vibrionaceae (dont certaines sont pathogène) par rapport à d’autres sucres, ainsi que des bactéries fréquentes dans les zones coralliennes oligotrophes. Il est donc préférable de multiplier les sources de carbone citées au tableau 1.

À titre de comparaison, le tableau 2 compare des recettes aux effets quelque peu différents.

• 1 : Utilisation unique d’éthanol pur, très énergétique. Le dosage doit être très rigoureux, stable et très adapté au système, ne supportant pas de dérive.
• 2 : Formule initiale VSV est plus douce.
• 3 : Assemblage de type NoPox (sous réserve), doux, peu énergétique adapté à un maintien sur le long terme.
• 4 : Formule équilibrée permettant de traiter NO_3, PO₄, biodisponible, plus facilement assimilable que VSV et quasi tout aussi énergétique.

L’eau permet ici de diluer et améliorer la dissolution des sucres (saccharose, glucose).

5.3. Objectifs d’une recette

Chaque source de carbone favorise des processus microbiens ou écologiques spécifiques. Sauf cas particuliers on privilégiera une solution modérément énergétique et stable :

• Diversité bactérienne : un mélange équilibré de sources modérément énergétiques (glucose, vinaigre, acides organiques) stimulera plusieurs souches bactériennes.
• Stabilité à long terme : Les acétates libèrent du carbone lentement, permettant une stimulation bactérienne progressive et sûre. On pourra les associer au vinaigre dans ce but.
• Réduction rapide des nutriments (NO₃, PO₄) : on pourra privilégier des sucres simples (glucose, fructose) et la vodka, énergétiques, rapidement métabolisés, pour une réponse rapide, par exemple pour corriger un pic soudain de nutriments.

5.4. Calculateur de solution polycarbonée

Le calculateur qui suit permet d’évaluer une recette compte tenu des informations ci-dessus, tout en respectant un objectif de performance (taux de carbone contenu et valeur énergétique). Outre les sources de carbone, il est possible de diluer dans de l’eau osmosée pour des besoins spécifiques : en petites quantité, pour multiplier les distributions quotidiennes, pour s’adapter à la précision d’un microdoseur ou en présence de sucre comme nous le verrons.

5.6. Réaliser la solution polycarbonée

Dissolution du sucre

• Le sucre blanc (saccharose) se dissout mal dans de l’éthanol pur. Il faut préalablement le dissoudre dans un peu d’eau osmosée à prévoir dans la formule. Elle n’est en général pas indispensable en présence d’une forte proportion de vodka qui contient 60 % d’eau ni dans le vinaigre essentiellement constitué d’eau.
• Le glucose est encore moins soluble dans l’éthanol pur que le saccharose, et reste limitée dans la vodka. Un complément d’eau s’impose.

Réalisation de la solution

1. Doser les liquides (éthanol, vodka, vinaigre…) :
• En présence de glucose prévoir un peu d’eau osmosée et/ou chauffez légèrement le vinaigre à 40-50°C maximum pour améliorer la dissolution en évitant l’évaporation excessive.
• En présence de saccharose associer un peu d’eau osmosée.
• En présence d’éthanol diluer avec de l’eau osmosée.
2. Verser dans le liquide le saccharose, le glucose et les acides aminés si prévus
3. Mélanger et agiter pour une dissolution complète du sucre jusqu’à obtenir une solution claire, sans cristaux.

Stockage

• Étiqueter la bouteille avec la date de préparation.
• Conserver la solution dans une bouteille opaque et hermétique,
• Entreposer au réfrigérateur en présence d’AA.
• Utiliser dans un délai d’environ 2 mois.

6. L’écumeur, maillon indispensable

L’écumeur de protéines élimine les matières organiques avant qu’elles ne se décomposent dans l’eau en ammoniac, nitrates et phosphates, réduisant ainsi la pollution à sa source. Ce rôle est d’autant plus crucial pour maintenir la qualité de l’eau et l’équilibre biochimique, quand on augmente volontairement cette biomasse bactérienne. En l’absence d’écumeur les bactéries mortes resteraient dans l’aquarium en se décomposant et restituant les nutriments assimilés dans l’eau. L’ajout de carbone serait voué à l’échec et plus encore il pourrait être le début d’une catastrophe assurée, et ce pour plusieurs raisons :

• Exportation de la biomasse bactérienne : les bactéries hétérotrophes prolifèrent en présence de carbone pour consommer nitrates et phosphates. La biomasse bactérienne détachée du substrat ou en suspension dans l’eau, est exportée par l’écumeur, réduisant ainsi les nutriments assimilés sous forme de biomasse.
• Oxygénation : La biomasse bactérienne consomme d’autant plus d’oxygène qu’elle est forte. Incontrôlée elle devient un risque d’hypoxie ou de bloom bactérien. L’écumeur contribue à maintenir une bonne oxygénation, favorisant les échanges gazeux et réduit le risque d’une prolifération incontrôlée.
• Élimination des sous-produits : l’écumeur élimine des protéines, acides aminés et d’autres molécules organiques produites par les bactéries ou libérées par les organismes vivants.

7. Dosage de carbone dans l’aquarium

7.1. Méthode d’ajout de COD dans l’aquarium

Les injections de solution carbonée sont toujours maitrisées : calculées, précise, rigoureuses, que ce soit en phase de démarrage, de maintenance normale ou d’arrêt. Le dosage calculé peut se faire :

• Manuellement : Sur une période limitée, il exige une grande rigueur de la part du soigneur.
  Attention : la méthode courante consistant à ajouter un morceau de sucre occasionnellement, selon des impressions subjectives est certes, en général suivie d’effets notables. Malheureusement ces ajouts incontrôlés peuvent déséquilibrer le système biologique et s’avérer finalement déstabilisants et négatifs dans la durée.
• Par microdosage automatisé : Quand l’apport est intégré dans une maintenance normale.
• Dans un réacteur à bactérie : S’il y a besoin de déporter la production bactérienne, par exemple afin de limiter les risques pour l’aquarium. L’article Réacteurs à bactéries détaille son utilisation.

7.2. Détermination des dosages

7.2.1. Définir le niveau de pollution

L’équilibre écologique est complexe impliquant de nombreux facteurs (nourrissage, densité de poissons, quantité et qualité de pierres vivantes, systèmes de traitements…) qu’il est difficile de chiffrer individuellement. La consommation d’un aquarium récifal est très variable et peut atteindre 2 mg/l NO₃ par jour. Le niveau de pollution est exprimé par le taux de nitrates (et de phosphates) que nous mesurons. Cette expression du bilan dynamique production/exportation est riche d’enseignements, par exemple :

• Nécessité d’un apport de carbone : Un taux constant est le bilan d’un bac équilibré et n’a pas forcément besoin d’ajouter du carbone organique. Réduire le taux de pollution relève alors uniquement de la nécessité d’adapter au mieux le biotope à la faune hébergée.
• Surproduction de nitrates : Une dérive de quelques mg/l NO₃ sur une période (sans changer la maintenance) qu’il y a besoin de doser quotidiennement en carbone pour la traiter.

Pour simplifier l’estimation, le calculateur se limite à la réduction des nitrates et suppose que rien ne limite la réduction conjointe des phosphates.

7.2.2. Déduire la quantité de carbone à doser

Comme nous l’avons évoqué, les bactéries hétérotrophes assimilent le carbone et l’azote dans un ratio C:N d’environ 75:10. Recalculé en poids moléculaire, cela signifie que les bactéries ont besoin d’environ 1,70 mg de carbone pour assimiler 1 mg de nitrates.

Supposons que le carbone soit le facteur limitant du cycle d’azote stable d’un aquarium de 100 litres où l’on souhaite réduire la production de nitrates de 1 mg/l chaque jour. Il faut alors pourvoir aux bactéries 1,70 mg/l de carbone supplémentaire. Soit 170 mg de carbone. Le taux de carbone contenu dans la solution carbonée déterminera son dosage quotidien. En général, dans un aquarium récifal l’apport de l’élément carbone ne devrait pas dépasser environ 1 mg de carbone par litre d’aquarium et par jour.

Il s’agit du dosage maximum quotidien pour réduire la pollution. Cette estimation théorique destinée à seulement démarrer le protocole ne peut prétendre intégrer de façon exhaustive toutes les spécificités des relations biochimiques en jeu dans notre écosystème fermé. Aucun protocole ne peut prétendre fixer un planning de dosage fiable pour n’importe quel système. Seuls les tests NO₃ (et PO₄) permettent de piloter les apports de carbone comme nous l’aborderons. La prudence recommande de débuter le dosage au 1/10 de cette valeur.

7.3. Protocole de démarrage et d’arrêt

Le démarrage doit impérativement être progressif pour que les coraux et autres organismes s’adaptent au nouvel équilibre. Il est réalisé de manière maitrisée en respectant plusieurs étapes  :

1. S’assurer que l’écumeur fonctionne normalement et qu’il est bien dimensionné pour le niveau de pollution.
2. Mesurer les taux de NO₃ et PO₄ initiaux.
3. Ajuster si besoin le ratio NO₃/PO₄ vers 100 à 150/1 au moyen d’additifs ou autre méthode.
4. Le calculateur prend en compte le taux de nitrates à réduire et détermine le volume de solution carbonée à distribuer quotidiennement.
5. Ensemencer en bactéries probiotiques, puis régulièrement environ tous les 2 mois
6. De préférence agiter la solution carbonée avant utilisation, des sucres dissous dans la vodka ou l’éthanol pouvant précipiter.
7. Injecter la solution carbonée : en 2 à 3 fois par jour en l’augmentant progressivement selon le planning du calculateur.
8. Mesurer les taux de NO₃ et PO₄ tous les 2 jours. Les effets se révèlent après plusieurs heures et durant quelques jours. Ils sont d’autant plus rapides que le taux de nitrate est initialement fort, avec des sources de carbone énergétiques, si une biomasse bactérienne est déjà installée et si l’écumeur est efficace. Il est moins rapide en cas de sous dosage.
9. Suivre la diminution de NO₃ et PO₄ sur une courbe (figure 1). Ce sont les taux mesurés qui conduisent la marche à suivre, et uniquement eux.
10. Observer :
• Le comportement dans l’aquarium (coraux pâles, biofilm non excessif sur les vitres…). Si l’eau devient laiteuse le dosage trop important ou trop rapide provoque une explosion bactérienne risquée pour les poissons et coraux. Stopper la méthode jusqu’au retour à la normale, puis reprendre en respectant le dosage.
• La couleur plus foncée et l’odeur nauséabonde de l’éluât d’écumage est un signe de l’extraction des bactéries.
11. Quand le taux de nitrates souhaité est atteint, injecter la même dose quotidienne de carbone. Les bactéries ne pouvant pas se multiplier indéfiniment, elles atteignent un seuil de croissance jusqu’à l’équilibre bactérien.
    Si le taux de nitrates ou phosphate devenait indétectable, stopper tout ajout et réduire un peu la dose.

La mise hors service se réalise tout aussi progressivement pour que les organismes s’adaptent au nouvel équilibre de nutriments. Pour ce, diminuer la dose de solution carbonée de 0,1 ml / 100l tous les 2 jours.

Un peu de carbone, pour que le récif carbure.

En savoir plus

• 1 – Excess labile carbon promotes the expression of virulence factors in coral reef bacterioplankton – Anny Cárdenas. 01/2017
• 2 – Role of elevated organic carbon levels and microbial activity in coral mortality – David I. Kline, Neilan M. Kuntz, Mya Breitbart, Nancy Knowlton, Forest Rohwer – Marine Ecology Progress Series, 05/2006
• 3 – Pathologies and mortality rates caused by organic carbon and nutrient stressors in three Caribbean coral species – Neilan M. Kuntz, David I. Kline, Stuart A. Sandin, Forest Rohwer – Marine Ecology Progress Series, 06/2005.
• 4 – Mucus Sugar Content Shapes the Bacterial Community Structure in Thermally Stressed Acropora muricata – Sonny T M Lee, Simon K Davy, Sen-Lin Tang, Paul S Kench – 03/2016
• 5 – Total Organic Carbon (TOC) and the Reef Aquarium: an Initial Survey, Part I

• 6 – Dosage de l’éthanol… la méthode vodka de Jörg Kokott et Michael Mrutzek Publication Récif France, 2004 (plus disponible).
• 7 – Vodka on the reefs : le bon cocktail ? – Florian Lesage & Hervé Rousseau – Récif.orgs, 12/2006
• 8 – The Old Becomes New, Yet Again: Sandbeds and Vodka, part 1 – Eric Borneman – reefkeeping, 10/2004
• 19 – The Old Becomes New, Yet Again: Sandbeds and Vodka , part 2 – Eric Borneman – reefkeeping, 11/2004

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1. Ratio de Redfield : origines et signification

1.1. Ratio des nutriments C:N:P

Tout organisme vivant nécessite des nutriments pour son métabolisme parmi lesquels :

• Carbone (C) : il constitue la base des molécules (protéines, lipides, ADN…) et joue un rôle comme source d’énergie.
• Azote (N) : il est essentiel à la synthèse des protéines (acides aminés) et des acides nucléiques.
• Phosphore (P) : indispensable pour les membranes cellulaires (phospholipides) et la production d’énergie (ATP).

En milieu marin les organismes vivants ont évolué et se sont adaptés aux environnements dans lesquels ils vivent. Les écosystèmes marins (océan, surface, abysses, plateau continental, récif, lagon…), présentent quelques particularités liées à leurs nombreux facteurs (disponibilité en nutriments, oxygénation, hydraulique…). Le ratio C:N:P constituant les cellules des organismes vivants est donc donc variable selon leur biotope.

1.2. Concept de Redfield

Alfred Clarence Redfield (1890–1983) établit en 1934 dans le Concept de Redfield, que la biomasse phytoplanctonique océanique contient en moyenne un rapport atomique de 106:16:1 pour le carbone (C), l’azote (N) et le phosphore (P), et qu’il est similaire entre celui de l’azote et du phosphore dans les eaux océaniques. Cette proportion, résultat des processus évolutifs et des cycles biogéochimiques des océans, est devenue une référence pour comprendre les besoins nutritionnels des organismes marins.

1.3. Ratio de Redfield : une moyenne plutôt qu’une règle

Le ratio biologique de Redfield doit être considéré comme une observation générale dans les océans globaux. Il reflète la composition chimique moyenne des cellules phytoplanctoniques dans des conditions où les nutriments (N et P) ne sont pas limitants. Ce ratio s’avère stable pour les systèmes océaniques ouverts (figure 1), car les processus biologiques et biogéochimiques tendent à stabiliser les flux globaux de C, N et P à des proportions proches de cette moyenne. Mais ce n’est pas une règle dans tous les écosystèmes marins.

En effet, ce ratio n’est pas une exigence nécessaire à la croissance du phytoplancton et des végétaux. Il varie considérablement selon les espèces de phytoplancton dominants dans un écosystème, même dans des systèmes riches en nutriments. Les cyanobactéries adaptées à des environnements pauvres en nutriment ont souvent un ratio C:N:P supérieur. Les diatomées aux parois siliceuses ont des besoins en phosphore différents. Les macroalgues, comme les algues brunes ou rouges, montrent des compositions encore plus variables selon leur environnement.

2. Le ratio de Redfield n’est pas une constante de l’eau

2.1. Ce ratio biologique ne reflète pas celui des nutriments dissous

Le ratio de Redfield est biologique, relatif à la composition des organismes. Il s’avère qu’il est intimement lié au ratio des nutriments C:N:P dissous dans l’eau des océans, mais il n’est pas universel.

En effet, le ratio des nutriments dissous dans l’eau est déterminé par des processus biogéochimiques complexes, et pas uniquement par les besoins biologiques des organismes. Il peut varier considérablement en fonction de sources externes. Par exemple, les nitrates (NO₃) et les phosphates (PO₄) proviennent d’apports externes : le ruissellement des terres, les apports atmosphériques, les upwellings océaniques. Ils proviennent aussi de pertes par exportation : l’azote perdu sous forme gazeuse (N₂) via la dénitrification bactérienne, le phosphore souvent immobilisé dans les sédiments ou précipité sous forme de phosphates insolubles. Ces exports expliquent parfois la limitation d’un élément N ou P. Il devient le facteur limitant un métabolisme, dont l’impact est d’autant plus important et rapide que les eaux sont oligotrophes, avec très peu de nutriments.

Le ratio de l’eau ainsi déséquilibré n’empêche pas toujours le phytoplancton de croître, son ratio biologique interne reste toujours proche de Redfield 106:16:1. En effet les végétaux marins, comme de nombreux organismes, s’adaptent à leur environnement et ajustent leur métabolisme. Ils sont en mesure de tamponner les fluctuations externes par stockage. C’est par exemple le cas dans certaines régions tropicales limitantes en phosphore dont le ratio N:P peut être supérieur à 50:1 alors que les organismes marins survivent.

2.2. Différences de vitesse d’assimilation

Les nutriments dissous ne sont pas consommés à la même vitesse par les organismes : le phytoplancton et les bactéries consomment souvent l’azote et le phosphore selon leurs besoins immédiats. Par ailleurs la limitation d’un nutriment peut entrainer le stockage de l’autre. Par exemple un faible niveau de phosphore entraine une accumulation de l’azote. Un déséquilibre du ratio s’installe alors temporairement.

2.3. Le ratio diffère selon les écosystèmes

Le ratio C:N:P évolue selon les habitats en raison de variations dans les sources de nutriments ainsi que les processus biologiques et écologiques dominants, influençant directement la structure des communautés biologiques :

• Océan ouvert : en haute mer les ratios avoisinent ceux de Redfield pour le phytoplancton. Les taux d’azote et de phosphore peuvent devenir limitant dans les zones oligotrophes (pauvres en nutriments).
• Crête récifale : l’énergie des vagues y est intense, favorisant l’aération et l’échange avec l’océan. Les nutriments sont généralement limités et le carbone prédomine dans les organismes calcifiants et autotrophes (coraux et algues calcaires). L’azote est rapidement assimilé par les organismes autotrophes ou recyclés par des bactéries, le phosphore est plus faible, précipité rapidement sous forme de phosphates dans un environnement alcalin. Le ratio C:N:P pourrait avoisiner 150-200:20:1.
• Lagon : ces environnements semi-fermés favorisent l’accumulation de matières organiques et de nutriments. D’autre part, les ratios peuvent être impactés par des apports anthropiques (eaux côtières, fertilisants) favorisant des teneurs variables, globalement plus élevées en azote et phosphore. Le ratio C:N:P serait de l’ordre de 120-150:20-25:1
• Plaine récifale : dans les zones plus profondes la lumière diminue, réduisant l’activité autotrophe. La matière organique particulaire sédimente et sa dégradation prédomine, le taux de phosphore peut être influencé par les processus de reminéralisation. Les taux d’azote et de phosphore y sont plus importants.

3. En aquarium, le contexte diffère du milieu naturel

Le contexte d’un aquarium, système fermé, est notablement différent avec des interactions de nature à bouleverser les schémas.

3.1. Besoins spécifiques

Les organismes présents dans l’aquarium (coraux, bactéries, algues) ont des besoins spécifiques qui diffèrent de ceux du phytoplancton.

3.2. Nutriments importants

Les apports (alimentation, déchets…) sont proportionnellement importants et les exportations (filtration, écumage…) y sont gérées à petite échelle par l’aquariophile, contrairement aux masses océaniques où les flux sont régulés naturellement. Dans un aquarium récifal, système artificiel et fermé, les déséquilibres sont encore plus marqués.

En aquarium, la biomasse microbienne et les particules organiques ne sont pas négligeables. Le carbone organique (matière vivante, détritus), l’azote et le phosphore, sont liés à plusieurs processus : métabolisme, stockage, précipitations… Ils forment des sources et des transformations importantes qui influencent fortement le cycle des nutriments. Le ratio dissous mesuré dans l’eau de l’aquarium est donc le résultat des apports, des exportations et des transformations chimiques, sans lien direct avec les besoins internes des coraux, algues ou bactéries. Cela crée une vision partielle et biaisée des flux de nutriments dans l’aquarium. L’application du ratio Redfield est impossible dans ce contexte.

3.3. Concentrations élevées mais non limitantes

En milieu naturel l’azote et le phosphore disponibles en très faibles quantités deviennent facilement des éléments limitants. Cela force les organismes à optimiser leur utilisation. En aquarium la situation est différente. N et P sont en général présents en excès, le carbone s’avère plus fréquemment le facteur limitant. Tant que les niveaux de N et P élevés restent dans une plage compatible avec la biologie des coraux et des poissons, ils ne créent pas de stress significatif. Cette limite est toutefois variable. En aquarium elle bien souvent contrainte par le développement des algues ou cyanobactéries.

3.4. Aquarium contrôlé

En aquarium, les paramètres sont maintenus dans une plage étroite (pH, température, salinité, lumière) qui réduit le stress métabolique. Cela permet aux organismes de mieux tolérer des déséquilibres des ratios C:N:P.

3.5. Tests aquariophiles inadaptés

Nos tests colorimétriques ou photométriques NO₃ ne mesurent que les nitrates, une forme oxydée d’azote inorganique, ils ne mesurent pas les autres formes d’azote dissous (ammoniac NH₃, ammonium NH₄, nitrites NO₂, azote organique : acides aminés, urée…) dissous dans l’eau. De même que le test PO4 ne mesure que les phosphates inorganiques, excluant les différentes formes de phosphore organique. Ces tests excluent donc les formes organiques de N et P (DON/DOP) largement présentes dans les aquariums.

L’analyse ICP qui ne mesure pas le carbone ni l’azote total, ne permet pas plus de mesurer le ratio C:N:P global. Les biologistes utilisent des méthodes spécifiques pour chaque élément : le carbone total avec des analyseurs (TOC/DOC) qui incluent les formes organiques et inorganiques ; l’azote total par colorimétrie, spectrophotométrie UV, spectrophotomètre ; le phosphore total par chimie analytique et des mesures colorimétrique ou spectroscopique. Ces méthodes permettent de combiner les fractions organiques et inorganiques, ce que l’ICP seul ne peut pas faire.

3.6. Expression différente des mesures

Les tests aquariophiles mesurent NO₃ et PO₄ en milligrammes par litre. De son côté, le biologiste marin mesure les éléments C, N et P individuellement et expriment le ratio de Redfield C:N:P 106:16:1 en mole. C’est à dire que la biomasse du phytoplancton est constituée de 106 atomes de phosphore, 16 d’azote et 1 de phosphore. Traduit en masse cela représente respectivement 1272, 992 et 95. Le ratio est alors 41:32:1 en mg/l.

Ce ratio N:P 32:1 est contenu dans les molécules de nitrates et phosphates dans un ratio NO₃/PO₄ de 46/1. Aucun aquariophile ne respecte cette proportion, bien loin du ratio NO₃ / PO₄ en mg/l préconisé en aquarium récifal 100/1 à 150/1. Mais pas de panique ! Les organismes marins y prospèrent grâce à leur adaptabilité, au fait qu’ils supportent mieux les excès de nutriment que des carences, qu’ils ont la capacité d’utiliser des formes organiques non mesurées (DON, DOP) non prises en compte par les tests standards et qu’il sont maintenus dans un environnement globalement stable et contrôlé, compensant les déséquilibres apparents.

4. Enseignements de Redfield pour l’aquariophile

Redfield pourrait-il être récifaliste ? Ses observations relatives à des organismes végétaux dans un milieu spécifique, loin de nos réalités aquariophiles sont inappropriées à l’aquariophilie récifale et ne peuvent s’appliquer stricto facto. Le concept d’équilibre entre les nutriments que Redfield a mis en évidence joue pourtant un rôle déterminant dans l’efficacité des métabolismes de tous les organismes, notamment des bactéries dans le traitement des déchets et le cycle de l’azote. C’est l’un des piliers de notre maintenance.

4.1. Enseignements

Le concept de Redfield est général, mais capital et riche d’enseignements :

• Un concept, pas une règle : les ratios NO₃/PO₄ 100/1 à 150/1, habituellement recommandés dans un aquarium récifal répondent au concept d’équilibre. Ils sont le fruit de l’expérience et doivent être considérés comme ligne de conduite plutôt qu’une règle absolue.
• Niveaux de nutriments raisonnables : ce concept d’équilibre ne remet pas en cause les valeurs minimales et extrêmes. En effet, des proliférations algales sont générées par des taux de nitrates ou phosphates excessifs, de même qu’une carence dans l’un ou l’autre affaiblit le corail.
• Des ratios différents du milieu naturel : c’est une situation qui ne nuit pas à une bonne maintenance. Elle s’explique par des réactions diverses (précipitations, action bactérienne) sans rapport avec ce qui se produit au milieu d’un océan.
• Observer et s’adapter au contexte : chaque aquarium est différent, avec des flux de nutriments non mesurables. Les résultats des tests ne sont que l’expression du bilan de ces interactions. Une approche basée sur l’observation des coraux, algues et autres organismes est plus efficace que l’application rigide d’un ratio : les coraux montrent-ils des signes de blanchiment ou de stress, les algues indésirables prolifèrent-elles malgré des PO₄ faibles ?

• Maintenance pragmatique et stable :
  • Variations progressives : forcer trop rapidement un ratio en ajoutant des nitrates ou des phosphates peut favoriser la prolifération d’algues indésirables ou cyanobactéries.
  • Cycles biologiques complets : proposer un système qui se régule au mieux. Par exemple distribuer régulièrement des sources de carbone organique (ex. vodka, acétate) pour stimuler les bactéries hétérotrophes consommatrices de nitrates et phosphates ; favoriser si nécessaire les refuges algaux pour capturer les nutriments excédentaires…

4.2. Carbone dans le concept de Redfield en aquarium marin

Suivi du carbone dans la maintenance

Ce premier élément du ratio a été un peu oublié. En effet ce n’est pas un élément que nous suivons régulièrement.

• Carbone organique dissout (COD): le test n’est pas à la portée de l’aquariophile, cependant le test Triton N-DOC mesure le carbone et l’azote inorganique dissout. En milieu marin le COD est généralement très faible : de 1 à 5 mg/l dans les eaux océaniques peu polluées et jusqu’à 10 mg/l, voire davantage, près des zones côtières enrichies en nutriments. Ce sont les taux visés en aquariums récifaux, ils assurent la ressource pour l’activité bactérienne importante dans nos milieux.
• Carbone inorganique dissout (CID) : il est stable en eau de mer de 2000 à 2200 µmol/L (soit environ 24 à 26 mg/l de C).
  Nous gérons les formes les plus présentes (bicarbonates, carbonates) en aquarium via le test KH. Dans un aquarium récifal, les niveaux visés de CID sont similaires, de 2000 à 2400 µmol/l. Avec pH 8,0-8,4 et S35, le taux de CID est environ 2000 µmol/L à 7 dKH et 2800 µmol/l à 10 dKH. Le taux de CO₂ n’est cependant pas mesuré, dépendant des échanges gazeux.

4.3. Ratios NO3 / PO4 en aquarium marin

La question des taux limites en NO₃ et PO₄ intéresse l’aquariophile. Il suit régulièrement ces valeurs, mais se soucie peu du ratio NO₃/PO₄. Voyons comment nous pouvons exploiter le concept de Redfield.

À cet effet, je propose un diagramme (figure 2) qui n’a rien de scientifique, seulement porté par un faisceau d’expériences d’aquariophiles à travers le monde. Il repose sur plusieurs hypothèses et principes :

• Biologiquement le concept de ratio N:P est indéniable et s’applique aux habitants de l’aquarium.
• Le concept peut s’étendre à la qualité d’une eau qui assure la disponibilité des éléments N et P dans le contexte de l’aquarium, malgré ses inconnues. Autrement dit le résultat mesuré dans l’eau est exploitable, même s’il n’est que l’expression finale de flux (intrants, épurateurs, consommateurs…) et cycles internes (azote, phosphore) dont on sait peu.
• Puisque l’on ne peut exploiter les informations sur les éléments azote et phosphore, on peut logiquement tenter un raisonnement sur la base des nitrates et phosphates.
• Une gestion stricte basée uniquement sur un ratio ignore la réalité des flux de nutriments et peut entraîner des déséquilibres. Il convient d’élargir l’analyse en intégrant les carences et excès de nutriments : trop d’azote accentue la prolifération algale, un élément limitant perturbe le métabolisme…
• L’expérience des récifalistes montre qu’un ratio NO₃/PO₄ de l’ordre de 100/1 à 150/1 exprimé en mg/l est adapté à la maintenance d’organismes sensibles tels que les coraux, dans nos aquariums. Pour autant, au stade actuel de nos incompréhensions, ce postulat pourrait évoluer selon les espèces hébergées.
• Un même ratio peut répondre aux besoins de tous les organismes vivant dans le même écosystème.
• Certaines informations (invasion d’algues, de cyanobactéries, taux de calcification…) contribuent à délimiter des zones particulières de maintenance. Ne s’agissant pas de science exacte, leurs frontières sont délibérément floues. Il convient de conserver les nutriments dans des rapports raisonnables, et bien évidemment ne jamais l’inverser sous peine d’invasion de cyanobactéries.

• Compte tenu de ce qui a été exprimé auparavant, nous devons interpréter avec prudence.
  • Le diagramme est un moyen de compréhension de l’évolution de l’aquarium vers une situation de déséquilibre.
  • Le diagramme doit être considéré comme une ligne de conduite plutôt qu’une règle absolue, et un moyen de mieux comprendre et maitriser notre maintenance.
  • Une combinaison avec de très faibles taux de nitrates et phosphates est instable et présente plus de risque de cyanobactéries.
  • Il y a plus de risques à tendre vers des carences que des excès.
  • Le diagramme définit des zones (SPS, LPS…) représentant des conditions standard avec moins de risque de dérive. Elles ne signifient pas que les organismes ne peuvent pas vivre en dehors de celles-ci.
  • Les zones attribuées aux coraux limitent le champ d’action pour recentrer un ratio. Par exemple en cas de nitrates élevés et de phosphates faibles, il est fortement déconseillé de remonter le taux de phosphates en dehors de celles-ci. Les nitrates devront être spécifiquement réduits par d’autres voies (bactéries, nourrissage…).
  • Un aquarium prolifère qui ne répond pas au modèle dispose propablement d’autres leviers compensateurs. Nous somes trop ignorants pour les expliquer totalement.
  • Un aquarium en situation de déséquilibre, confronté à des dérives autres que N et P, peut ne pas correspondre au modèle.
  • Un aquarium déséquilibré a peu de chance de retrouver une situation stable en agissant sur les seuls leviers NO₃, PO₄ et leur ratio. Cependant, ces derniers contribueront à retrouver la stabilité attendue dans un plan plus global.

Assurément, Redfield aurait été un bon aquariophile !

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1. Pourquoi traiter en bain et quels organismes

Indépendamment de la maintenance régulière de l’aquarium, on peut vouloir agir ponctuellement sur un spécimen de corail précis. Le trempage (ang. Dip) du corail infecté en bain annexe permet d’agir vite, sans interférer avec l’aquarium. Un même bain peut également répondre à plusieurs objectifs.

Il est facile de tremper une petite bouture à son arrivée. Ça l’est moins quand le corail a pris du volume dans l’aquarium, et encore moins quand il est fixé au décor. Dans une logique de traitements en bains, il est intéressant de concevoir l’agencement de manière démontable, par exemple avec des roches en éléments facilement retirés et remis en place, des plots simplement enchassés dans le décor…

Les raisons d’un traitement en bain sont diverses, et peuvent impliquer des organismes aux comportements très différents. Un microscope permet de mieux cibler l’organisme à éliminer. Voyons les cas les plus fréquents :

1.1. Traitement préventif d’accueil

Source : Reef Addicts

Il existe des parasites plus ou moins redoutés. Certains sont effectivement si redoutables qu’ils peuvent conduire à l’agonie d’un aquarium et l’abandon définitif du propriétaire. Ce risque important devrait conduire tout aquariophile récifal à réaliser un traitement préventif à l’accueil du corail avant sa mise en quarantaine dans un bac dédié, le temps d’observer son comportement.

1.2. Invasion de parasites

Une invasion peut être récente, sans effet délétère encore perceptible, mais potentiellement cause de stress dont les effets à plus long terme pourraient se traduire par la perte du spécimen.

De nombreux parasites peuvent être observés sur les coraux. On s’intéresse ici, plutôt à ceux qui occasionnent des stress ou des maladies à leurs hôtes :

• Plathelminthes : ces vers plats tels que les turbellariés ou planaires, peuvent agresser les Acropora (ang. AEFW  : Acropora Eating Flatworms) comme le planaire d’Acropora Amakusaplana acroporae. Ils se nourrissent du tissu corallien, provoquant des nécroses visibles sous forme de taches blanches, et peuvent sérieusement affaiblir, voire tuer les colonies infestées. Ces parasites sont difficiles à détecter en raison de leur mimétisme et de leur capacité à se dissimuler sous les branches de corail.
  Certaines espèces de vers plats, Pseudoceros ou Convolutriloba, bien que non considérés comme de véritables parasites, peuvent entraîner la dégradation des tissus de coraux LPS affaiblis.
• Nudibranches : ils se nourrissent du tissu externe des coraux en le grattant. Les signes d’infestation incluent des taches blanches ou décolorées, des zones dénudées ou nécrosées qui dénotent l’affaiblissement des colonies, une baisse de vitalité du corail. On peut observer parfois des œufs sous forme de petites spirales blanches à la surface des coraux. Leur petite taille de quelques millimètres, et leur capacité à se fondre visuellement sur les tissus de leurs hôtes, rendent leur détection difficile.
  On connait Phestilla minor parasite des Montipora (Cf. Coraux durs et invertébrés parasitaires), ceux des Zoanthus et d’autres inféodés aux coraux mous, tels que les Sarcophyton et Sinularia.
• Gastéropodes : les escargots du genre Drupella, sont souvent de petite taille, avec une coquille spiralée de couleur blanche à brune, avec des motifs permettant leur camouflage. Carnivores, ils se nourrissent de tissus de coraux durs Acropora, Montipora, Porites, Pocillopora, voire Fungia. Ils grignottent la surface des coraux avec leur radula, provoquant la décoloration et la dégradation des tissus coralliens. Les coraux deviennent plus vulnérables à d’autres stress ou infections.
• Copépodes : il existe une très grande diversité de copépodes (ang. bug : puces) inféodés à leurs espèces de coraux hôtes, notamment des scléractiniaires (LPS, SPS). Les copépodes en question sont parasites et se développent au dépend de leur hôte, fixés sur le tégument (ectoparasites) par des crochets et/ou ventouse, ou plongés dans les cavités gastrovasculaires (endoparasites). Ils se nourrissent directement ou par l’intermédiaire de pièces buccales qui peuvent s’allonger en trompe suceuse ou piqueuse. Bien moins fréquents que les nudibranches, on en trouve sur les Acropora (red bug, black bug, white bug) tels que Tegastes acroporanus et Alteuthellopsis caorallina et moins fréquemment sur Stylophora, Pocillopora et Seriatopora. Ils s’attaquent aux tissus et aux polypes des coraux hôtes. De petite taille de quelques dixièmes de millimètres, ils sont invisibles à l’œil nu. On détecte leur présence par la décoloration et la perte de tissus source de stress.
• Isopodes et amphipodes : moins communément, certaines espèces parasitent également les coraux.
• Araignée de zoanthus : ce sont des chélicères, proche des araignées, mesurant quelques millimètres, à corps plat segmenté, dotés de quatre paires de pattes. Ils vivent près du littoral. La plupart sont carnivores et mangent éponges, coraux, anémones… aspirant les tissus avec leur trompe ou arrachant des petits morceaux avec leurs pinces chélicères.
• Protozaires : ces microrganismes sont essentiellement des prédateurs opportunistes, profitant de l’affaiblissement induit par une infection bactérienne. Par exemple : Helicostoma nonatum est associé à la maladie de la gelée brune, Pseudomicrothorax à des nécroses et Philaster sp. s’observe dans les nécroses rapides (RTN) des coraux durs.
• Dinoflagellés : ils affectent les coraux par leur présence, certaines espèces libérant des toxines dans leur environnement. L’envahissement est alors global et le bain ne sera pas la solution ultime, seulement un moyen de traiter un corail que l’on souhaite isoler de l’invasion générale.
• Champignons : des aspergiloses, actuellement non observées en aquarium, affectent régulièrement des octocoralliaires dans les Caraïbes, notamment les gorgones Gorgonia flabellum et G. ventalina.
• Polychètes : ces vers annélides (segmentés en anneaux) sont des prédateurs errants. Ils disposent d’une trompe dévaginable pourvue de puissantes mâchoires chitineuses. Leur action prédatrice s’exerce par taraudage, par ingestion de polypes ou encore par perforation des coraux dans lesquels ils creusent des tunnels. Les Hermodice spp. et Eunice spp. bien connu des aquariophiles s’attaquent aux coraux scléractiniaires, aux anémones mais aussi aux octocoralliaires (coraux cuir, nephtéidés…).
• Anémones : par exemple les Aiptasia peuvent proliférer au point de stresser le corail.

Différents parasites des coraux

Copépode d’Acropora de 0,4 mm.

Source : Coral Ever After

Planaire d’acropora Amakusaplana acroporae, peu visible sur les tissus vivants.

Source : Sg Reef Club

Nudibranche de Montipora Phestilla subodiosus, et ses œufs à la lisière des tissus.

Source : Captiv aquatics blog

Araignée de Zoanthus ≈ 3-4 mm.

Source : inconnue

Les escargots Duprella augmentent la pression sur des coraux affaiblis.

Source : theconversation

1.3. Maladies bactériennes

Une infection bactérienne se traduit par des nécroses tissulaires, lentes (STN) ou rapides (RTN), de la geléee brune ou d’autres formes de dégradations (maladie de la bande blanche, bande noire…). Ces infections sont parfois aggravées par des microorganismes.
À l’heure actuelle, nous n’avons pas d’information sur des infections virales.

Les bactéries pathogènes sont le plus souvent le vecteur d’aggravation d’un affaiblissement lié à un stress. Elles se fixent à la surface des cellules hôtes, colonisent, pénètrent les tissus, dégradent les membranes cellulaires, inhibent les cellules immunitaires, se multiplient, produisent des toxines provoquant une inflammation des tissus coralliens et se propagent… La maladie s’est installée.

Des microorganismes opportunistes tels que des protozoaires, Philaster lucinda dans les RTN, amplifient et accélèrent la progression de la maladie au point de devenir virulente et anéantir un massif en quelques heures. Pour cette raison, le traitement par des bactéries probiotiques peut être amélioré par une désinfection préalable des zones lésées.

1.4. Invasions algales

Les algues génèrent des stress par contact des tissus corallien. De plus, dans leur lutte chimique allélopathique pour l’espace, elles libèrent des substances toxiques de nature à agresser le corail et dégrader ses tissus, une autre source de stress qui affecte sa résistance. Les traitements consistent à atteindre les cellules algales, contribuant à leur mort et, par exemple, à nettoyer un support de bouture.

Il peut s’agir d’algues de toutes sortes : des algues vertes filamenteuses, des Valonia incrustées dans la roche, des formes gazonnantes peu accessibles, des algues brunes solidement fixées aux roches…

1.5. Supports malsains

Un support rocheux colonisé par des organismes divers potentiellement concurrents (éponges, Aiptasia, concrétions…) pour rendre au corail un espace sain non stressant.

1.6. Cicatrisation de lésions

Le corail a pu subir un choc, un poisson a peut-être dégradé une zone tissulaire pour y déposer ses œufs, des organismes colonisent l’espace dégagé… Un traitement activera la cicatrisation et pourra contribuer à une reprise plus rapide.

1.7. Revitalisation du corail

Préventivement, des aquariophiles pratiquent des traitements avant qu’un spécimen montre des signes de faiblesse. Le traitement est réalisé à l’arrivée du corail avant sa mise en quarantaine, mais aussi dans le cadre d’un post traitement de désinfection. On peut utiliser des bactéries probiotiques pour renforcer la lutte contre les pathogènes, ainsi que des additifs (oligoéléments, vitamines…) contribuant à renforcer la santé du corail et ses fonctions immunitaires.

2. Produits de traitements

2.1. Composants basiques

L’aquariophile souhaitant connaitre exactement ce qu’il utilise privilégiera des composants de base dont il pourra ajuster les dosages selon ses observations. Le tableau 1 cite quelques produits pour atteindre les buts suivants :

• Déparasitage : ils sont variés et incluent généralement les plathelminthes (vers plats d’Acropora (AEFW), les nudibranches de Montipora, les copépodes d’Acropora rouges et noirs (bugs) et certains protozoaires tels que le cilié Philaster sp. associé aux nécroses rapides (RTN).
• Traitement de nécroses tissulaires (TN) : le traitement peut être désinfectant et agir sur les bactéries pathogènes à l’origine de nécroses tissulaires lentes (STN), la gelée brune sur LPS et d’autre infections liées à des lésions physiques.
• Eradication d’algues : le produit peut agir sur les cellules de nombreuses algues, contribuant à nettoyer le squelette dégarni ou un support de bouture.
• Vitalisant du corail : l’action de désinfection peut traiter curativement les tissus ou préventivement sur les parasites, des bactéries probiotiques peuvent renforcer la lutte contre les pathogènes… améliorant dans tous les cas la santé et la résistance des coraux.

2.2. Formules commerciales

Le commerce propose une grande variété de formules prêtes à l’emploi. Le tableau 2 en cite quelques-unes. Les compositions et les modes d’actions n’étant pas connus, consulter les recommandations de dosages et durées avant tout traitement. Il est essentiel de suivre attentivement les indications pour éviter tout stress excessif ou dommages aux tissus des coraux.

3. Mode opératoire de trempage

3.1. Précautions préalables

Les coraux peuvent être plus ou moins sensibles à certains composants. Si des composants ont largement fait leurs preuves d’autres, notamment ceux issus de plantes, méritent de plus amples confirmations. Dans le doute, il convient de toujours rester prudent et de procéder par étapes :

• Tester sur des échantillons du corail.
• Commencer avec des concentrations faibles.
• Augmenter les doses progressivement.
• Surveiller la réaction du corail.
• Limiter la durée du bain (en général de 3 à 10 minutes) sauf indications approuvées.

3.2. Consignes de sécurité

• Réaliser les bains à l’écart de l’aquarium ou du bac de quarantaine.
• Ne pas verser le bain dans l’aquarium en cas de doute.
• Ne pas ingérer les produits.
• Se protéger des projections (yeux, muqueuses…).
• Tenir et stocker à l’écart des enfants.
• Ne pas réutiliser la solution. Son principe actif a diminué et pour ne pas polluer.

3.3. Réalisation d’un bain désinfectant ou revitalisant

Source : Reef Addicts

1. Pré-nettoyage : préalablement, au-dessus ou dans un récipient rempli d’eau de l’aquarium, retirer tous les macroorganismes qui seraient indésirables (ex. algues, vers…), de quelconque manière (scalpel, brossette, cure-dent…).
2. Prélever l’eau de l’aquarium : dans le récipient propre destinée au bain de traitement.
3. Doser la solution : incorporer le produit dans le bain au ratio adéquat ci-après, puis homogénéiser.
4. Tremper le corail : totalement dans la solution.
5. Surveiller : le comportement du corail, contraction des polypes, dégagement de bulles…
6. Nettoyer : les zones inaccessibles des tissus avec une pipette, et les supports rocheux à la brossette.
7. Durée du bain : selon le produit de traitement ci-après.
8. Rincer le corail à l’eau de mer propre issue de l’aquarium, l’agiter légèrement pour éliminer tout résidu chimique de produit.
9. Traitement probiotique : compléter éventuellement par un traitement avec des bactéries probiotiques.
10. Replacer le corail dans le bac principal ou le bac de quarantaine afin de poursuivre l’observation et, si besoin, le traitement.

3.4. Réalisation d’un bain probiotique

Le bain probiotique augmente les chances pour les bactéries d’atteindre le corail et de se fixer dessus. Après avoir introduit les bactéries, immerger le spécimen, idéalement durant au moins 6 heures le
temps que les bactéries s’installent sur le corail et dans sa cavité gastrique. Le bain peut consister en une culture préalable de bactéries multipliées selon le protocole détaillé dans l’article Traitement probiotique de nécroses coralliennes.

4. Produits de trempage en bains

4.1. Chlorure de potassium KCl

Ce traitement s’est développé ces dernières années dans le monde récifal après des expérimentations scientifiques et des témoignages positifs. Il combine efficacité et sureté, sans présenter de grand risque pour les coraux. Une étude (1) très récente témoigne de l’efficacité de bains à 1,5 % (15 g/l) pour éradiquer en 90 secondes, sur Goniopora, le cilié (Philaster lucinda) responsable de RTN. À concentration identique, elle révèle la même efficacité que l’eau oxygénée, sans l’agressivité de cette dernière. Par ailleurs une autre étude (2) montre un champ plus large d’actions de KCl par rapport à NaCl face aux bactéries pathogènes observées dans la préservation d’aliments. À l’achat, on choisira un produit de pureté 99 %. Notons que Polylab Reef Primer coral dip utilise des sels de potassium.

Ce traitement s’avère plus efficace avec un spectre plus large et moins risqué que l’insecticide Bayer Advanced Insect Killer parfois préconisé outre-Atlantique contre les copépodes, mais à l’usage controversé. Je n’en dirai pas plus.

Protocole :

• Traitement de parasites : bain de 5 mn à 4 g/l (soit 0,4% ou 4000 mg/l). Les coraux les plus sensibles (Acropora lisses, LPS) sont préservés. Ce dosage recommandé est efficace contre les plathelminthes, vers plats d’Acropora (AEFW), nudibranches et planaires. Les microcrustacés tels que les copépodes parasites d’Acropora (red bug, black bug et white bug), semble nécessiter une concentration plus élevée 5 mn à 10 g/l en renouvelant les bains tous les 3 à 5 jours durant plusieurs semaines.
  Par contre il n’affecte pas les oeufs des parasites. Pour les éradiquer, il est nécessaire de couper les branches dans une zone saine avant traitement, ou bien recommencer le traitement toutes les semaines durant 8 semaines.
• Traitement des TN : bain de 5 mn à 15 g/l. Les coraux ne sont pas affectés par ce dosage plus important. D’ailleurs, Polylab préconise d’utiliser le Reef Primer coral dip contenant des sels de potassium, à une concentration de 12 g/l en bain de 5 mn.

4.2. Bétadine

La Bétadine (flacon jaune) est une solution de povidone iodée à 10 % dans de l’eau (soit 1 % d’iode libre actif). La povidone est un polymère qui libère progressivement l’iode, réduisant ainsi son caractère irritant et prolongeant son action antiseptique. Le large spectre de cet antiseptique la rend plus efficace que d’autres formes d’iode. Agent oxydant elle agit sur les membranes cellulaires des microorganismes, entraînant leur mort.

La bétadine a largement fait ses preuves pour désinfecter le tissu du corail et stopper la propagation d’infections bactériennes, voire des champignons, des virus, des protozoaires causes de RTN, et d’autres microorganismes. Son action rapide permet de traiter dans l’urgence des coraux fragilisés. De part sa composition, la bétadine adhère bien aux tissus du corail durant le bain, augmentant son efficacité antiseptique sur les zones infectées. Cependant elle peut être irritante pour certains coraux délicats. Il convient de l’utiliser avec parcimonie notamment sur les coraux aux tissus peu épais (coraux durs SPS). Le commerce propose des compositions iodées telles que Seachem Reef Dip, Tropic Marin Pro Coral Cure prêtes à l’emploi.

Protocole : La bétadine 10 % s’utilise en dosage 5 à 10 ml/l d’eau issue de l’aquarium (0,5 à 1 %), en bain de 5 à 10 minutes. Dans un cadre curatif, on préconise de suivre ce traitement par un bain de probiotiques pour maximiser les chances de guérison et le rétablissement rapide.

4.3. Lugol

Il s’agit d’une solution d’iode et d’iodure de potassium dans l’eau. De concentration plus élevée que la bétadine, et sous forme libre, son action est plus rapide et puissante que celle de la bétadine. Mais plus irritant, il peut endommager les tissus si utilisé à des concentrations élevées ou de manière prolongée. Le Lugol est utilisé pour ses propriétés antiseptiques contre les bactéries, les algues indésirables et potentiellement, certains les protozoaires. Les effets à long terme des traitements ne sont pas bien connus. Une étude (7) a cependant déterminé que le lugol n’a pas d’effet néfaste sur la croissance corallienne.

Il existe des solutions commerciales prêtes à l’emploi, mais aux concentrations variées. Il faut s’en tenir aux recommandations du fabricant pour son produit.

Préparation du lugol

Dans le cadre d’une prophylaxie, on utilise généralement une concentration à 5 %. C’est à dire 100 millilitre d’eau osmosée, 10 grammes d’iodure de potassium KI et 5 grammes de diiode I2 en cristaux.

Étapes de la préparation

1. Verser environ 30 ml d’eau distillée dans la bouteille en verre ou plastique (PP, PET…) opaque, pour préserver sa stabilité.
2. Introduire 10 gramme d’iodure de potassium et agiter pour dissoudre. L’iodure de potassium aidera l’iode à se dissoudre dans l’eau.
3. Ajoutez 5 g de diiode I2 en cristaux dans la solution.
4. Compléter avec le reste de l’eau distillée jusqu’à atteindre 100 ml et mélanger doucement jusqu’à dissolution complète.
5. Stocker la solution dans un endroit sombre et frais.

Protocole : 5 à 10 gouttes de Lugol par litre d’eau de mer en bain de 5 à 15 minutes. Surveiller l’action sur le corail. S’il s’éclaircit, stopper immédiatement. Réaliser un seul bain pour une prophylaxie avant l’introduction d’un nouveau corail. En cas d’infection, selon la gravité renouveler le bain une à deux fois par semaine. Les coraux mous et certaines espèces de SPS comme les Acropora sont particulièrement sensibles. ⚠️ ne pas dépasser la durée recommandée et éviter les bains fréquents.

4.4. Eau oxygénée

L’eau oxygénée est depuis longtemps utilisée pour aseptiser et désintégrer la matière organique. Tout est question de concentration. A très faible dosage elle permet de désinfecter les tissus d’un corail. A plus forte concentration elle agit sur des microorganismes, voire des parasites plus grands. On peut ainsi traiter un support avec son corail pour éliminer les algues, et avec elles la microfaune en place. Inutile de rappeler que l’usage du peroxyde d’hydrogène H₂O₂ peut être agressif (pour l’homme et les organismes), et se réalise en suivant scrupuleusement les consignes d’utilisation.

L’article Peroxyde d'hydrogène en aquariophilie récifale permet de mieux comprendre et d’appréhender ce produit si décrié. Il précise les protocoles notamment les durées et les dosages avec H₂O₂ 10 vol (3%) dilué avec l’eau issue de l’aquarium selon l’usage souhaité. Appliquer strictement les préconisations selon le cas d’utilisation.

Protocole de base :

• Coraux peu résistants (Acropora…) ≈ 10 ml/l durant 5 mn.
• Coraux moyennement résistants et leurs supports (algues…)  ≈ 100 ml /l durant 5 mn.

4.5. Extraits naturels de végétaux

Certains extraits naturels de plantes, de feuilles, de fruits, d’agrumes… sont utilisés lors de traitements en bain ou dans l’aquarium, principalement pour leurs propriétés antimicrobiennes, antifongiques et antiparasitaires. Peu utilisés en aquariophilie récifale, les méthodes sont encore confidentielles, avec des effets généralement moins radicaux que des traitements antibiotiques ou chimiques agressifs. Cependant, elles offrent une alternative pour traiter les coraux de manière douce et naturelle. D’ailleurs certaines marques aquariophiles en commercialisent déjà.

Certains composants de ces extraits naturels s’avèrent très actifs. Compte tenu du manque de recul, la prudence s’impose et il convient particulièrement ici de respecter les précautions préalables et les consignes de sécurité évoquées ci-dessus. Parmi ces extraits végétaux on peut trouver :

• Hamamélis (Hamamelis virginiana) : c’est une plante connue pour ses propriétés astringentes, antibactériennes, anti-inflammatoires et antioxydantes, grâce à des composés actifs comme les tanins, les flavonoïdes et l’acide gallique. En aquariophilie récifale, l’hamamélis est employé pour des traitements de bain doux destinés aux coraux. Son utilisation spécifique pour traiter les parasites ou les infections coralliennes est peu documentée.
  Protocole : l’hamamélis s’utilise aux US en bain de 30 mn dans 10 ml/l; Ce dosage est établi spécifiquement avec le produit TN Dickinsons, Wich Hazel Astringent étiquette bleue, un distillat d’hamamélis pur à 14 % d’alcool. Tout autre produit impose de confirmer ces préconisations.
• Extrait de pépins de pamplemousse (Citrus paradisi) : Antibactérien, antifongique, antiviral et antioxydant. Il contient des composés bioactifs comme la naringine et la limonine, efficaces contre certains types de bactéries et de champignons. Il est plutôt utilisé comme désinfectant en traitement d’accueil des boutures.
  Protocole : ajouter1 à 2 gouttes pour 1 litre issue de l’eau du bac pour un bain d’environ 5 à 10 minutes.
• Extrait de thym (Thymus vulgaris) : Le thym contient des composés antimicrobiens puissants, notamment le thymol et le carvacrol, efficaces contre les pathogènes et certains parasites.
  Protocole : Une faible concentration est conseillée soit 1 à 2 gouttes par litre d’eau de mer durant quelques minutes.
• Huile essentielle d’arbre à thé (Melaleuca alternifolia) : l’huile de tea tree, réputée pour ses propriétés antiseptiques et antifongiques, permet de lutter contre les infections bactériennes et fongiques.
  Protocole : En très faible dose 1 à 2 gouttes pour 1 litre d’eau de mer en bain de 5 minutes.
• Extraits végétaux divers : l’aquariophilie récifale a très tôt été attentive aux traitements à base de produits naturels et s’appuie sur les pratiques avancées en aquacultuire. C’est le cas de l’huile essentielle d’arbre à thé. Dautres composés sont testés de manière plus ou moins confidentielle sur les coraux. Citons l’algue brune (Ascophyllum nodosum) riche en composés bioactifs immunostimulants, l’eugenol extrait principalement du clou de girofle (Syzygium aromaticum) pour ses propriétés antiseptiques, analgésiques et anti-inflammatoires, des composés de l’Aloe vera pour leurs propriétés anti-inflammatoires et cicatrisantes et l’extrait de neem, un arbre originaire d’Inde Azadirachta indica, pour contrôler les infections bactériennes et fongiques et immunostimulant. Certains de ces produits ne peuvent être utilisés de manière inconsidérée. Très actifs, il sont dosés à la goutte près. Nombre d’autres extraits ont également été testés (extrait de pépin de raisin, jus d’ail…) moins efficaces ou sans effet.

4.6 Bactéries probiotiques

L’utilisation des bactéries probiotiques, bénéfiques en de nombreux aspects pour le corail, est en général réalisé en soutien d’un premier traitement destiné à éradiquer ou réduire des parasites opportunistes et désinfecter les plaies. Les bactéries viennent ensuite dans le cadre de la reconstruction des tissus, les défenses immunitaires, et l’occupation du terrain occupé par les pathogènes.

Protocole : Ce sujet est largement abordé dans l’article Traitement probiotique de nécroses coralliennes. On y trouvera tous les détails relatifs aux produits utilisés tels que Microbe lift Special Blend ; Prodibio Biodigest ; Tropic Marin Nitribiotic… le protocole et les dosages

4.7. Acides aminés, vitamines et oligoéléments

De la même manière que les bactéries, ces éléments servent au métabolisme du corail, notamment à la reconstruction tissulaire. Il est intéressant de tremper les coraux dans un bain concentré de manière à assurer la disponibilité des éléments au corail lui-même. Il s’agit de produit commerciaux tels que: Red Sea Coral Colors, Brightwell Aquatics Coral Amino et Replenish, Tropic Marin A- Elements et K+ Elements.

4.8. Permanganate de potassium KMnO₄

Le permanganate de potassium a été testé contre les nudibranches de Montipora par Eric Borneman (4).

Protocole : Eric Borneman relate l’éradication en un seul traitement, des adultes et des œufs en bain de 2 h maximum (voire moins) dans 50 mg/l. Le corail brunit mais retrouve sa couleur d’origine quelques heures plus tard.

4.9. Méthode KFC

Ce traitement décrit par Kung Fu Corals (5), utilisé pour traiter des Euphyllia s’avère relativement lourd. Il exploite les conclusions d’études utilisant des antibiotiques pour traiter des cas de nécroses tissulaires sur des SPS en le complétant par d’autres actions. Il est d’autant plus complexe que les antibiotiques cités ne sont délivrés en France que sur ordonnance médicale.

Protocole : La méthode se déploie en plusieurs étapes : désinfection du corail dans un bain de peroxyde d’hydrogène H₂O₂ 3% (10V). KFC préconise 5-10 mn à 8-10 ml/l (0,8 à 1 %), suivi d’un second bain de 2 à 6 heures contenant des antibiotiques (amoxicilline, ciprofloxacine), désinfectant (lugol) et un antioxydant (Chemiclean), en terminant par une seconde désinfection similaire à la première. Ne sachant pas retranscrire clairement ce protocole, par ailleurs susceptible d’évoluer, je laisse le soin de consulter le site.

Bons traitements, beaux coraux !

En savoir plus

1. Effects of Ciliate Infection on the Activities of Two Antioxidant Enzymes (SOD and CAT) in Captive Coral (Goniopora columna) and Evaluation of Drug Therapy
2. Growth and Cell Morphology of Listeria monocytogenes as Affected by Various Concentrations of NaCl and KCl
3. Ciliate and bacterial communities associated with White Syndrome and Brown Band Disease in reef-building corals
4. Two Potential Molluscicides Useful Against Pest Aeolid Nudibranchs Common on Species of Montipora in Aquariums – Eric Borneman – Reefkeeping.com
5. The KFC Dip – A game changer in keeping healthy Euphyllia
6. Effects of Disease Treatments on Captive Coral Health
7. Common aquarium antiseptics do not cause long-term shifts in coral microbiota but may impact coral growth rates

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1. Etat de la recherche sur les nécroses tissulaires (TN)

Source : Valerie J. Paul

On a longtemps évoqué des maladies tissulaires (TN) sous plusieurs terminologies (maladie de la bande blanche, peste blanche, maladie de la bande noire, brune ou jaune…). Leurs manifestations diffèrent quelque peu selon les zones d’apparition, la vitesse de progression, les couleurs du squelette ou des tissus, les agents infectieux (bactéries ou cyanobactéries). Il est maintenant admis que les nécroses tissulaires lentes (STN, Small Tissue Necrosis), qui se développent en quelques semaines, sont toujours le fait d’infections bactériennes et, avec les analyses génétiques, bien régulièrement le fait des mêmes pathogènes. Depuis les évènements de nécroses tissulaires dans les Caraïbes en 2014, on évoque de manière plus globale la maladie de la perte de tissu corallien (SCTLD Stony coral tissue loss disease), affectant plus d’une vingtaine d’espèces de coraux et causant la perte de grandes étendues coralliennes. A l’instar de ce que l’on nomme la STN en aquarium, la progression est relativement lente, mais dévastatrice. Les causes originelles sont multiples et toujours des stress affaiblissant le corail. Par exemple, de nombreuses épidémies sont associées à des températures élevées. Ces infections ouvrent encore plus la porte à des organismes opportunistes coupable des nécroses tissulaires rapides (RTN, Rapid Tissue Necrosis). De nombreuses études on porté leurs efforts sur des traitements à base d’antibiotiques (amoxicilline). Les résultats sont cependant mitigés, non durables et controversés, dans l’ignorance des effets collatéraux et la certitude qu’un antibiotique améliore toujours la résistance aux antibiotiques.

Une autre voie, appliquée dans d’autres domaines (médecine, aquaculture), a été étudiée pour traiter la SCTLD. Il s’agit de l’utilisation de bactéries probiotiques associées aux coraux, en mesure d’améliorer leur résistance aux maladies. On parle d’antagonisme bactérien (2). Une interaction dans laquelle une bactérie inhibe ou empêche la croissance d’une autre de différentes manières : par l’occupation physique de l’espace, la production d’antibiotiques et/ou la compétition avec des bactéries non résidentes pour les nutriments.

Une souche de la bactérie Pseudoalteromonas sp. (1) s’avère posséder une activité antibactérienne à large spectre, efficace contre les bactéries pathogènes associées à la maladie. Vibrio coralliilyticus et V. shiloi sont des pathogènes régulièrement observés dans les mucus lors les différentes épisodes de maladies. Velle-ci produit au moins deux antibactériens potentiels, la korormicine et le tétrabromopyrrole. Lors d’essais de laboratoire en aquariums, la souche a en effet stoppé ou ralenti la progression de la maladie sur une majorité de fragments de Montastraea cavernosa malades, et empêché la transmission de la maladie dans tous les cas. La souche constitue donc un traitement prophylactique directement efficace contre la SCTLD. C’est une alternative intéressante à l’utilisation d’antibiotiques.

2. En aquariophilie récifale

Pour mieux se familiariser avec le monde bactérien, je vous invite à lire l’article Bactéries en aquarium marin et récifal. Des études ont mis en avant l’efficacité d’antibiotiques contre les STN : l’ampicilline contre plusieurs souches de Vibrio sp. et la ciprofloxacine contre le pathogène Arcobacter sp., spécifique aux aquariums récifaux. Des utilisations en aquarium semblent traduites par des résultats encourageant, sans dommage collatéraux, ni apparente déstabilisation du système. Pour autant, les effets d’antibiotiques sur la population bactérienne de l’aquarium sont, par leur principe, inéluctables et imprévisibles sur le long terme. Ces traitements ne sont pas sans risques, considérant la difficulté à retraiter les effluents dans le réseau d’assainissement.

Ces études ont mis en évidence la cause probable des STN : des bactéries pathogènes (Vibrio vulnificus, V. coralliilyticus, V. shiloi, V. harveyi…), et des RTN : des parasites opportunistes, notamment le protozoaire cilié Philaster lucinda, prédateur des tissus coralliens. En toute logique, selon leurs modes d’action respectifs, le traitement des premiers ne devrait pas laisser les seconds s’exprimer.

La voie exploitant des bactéries bénéfiques, probiotiques, dans l’environnement immédiat des coraux malades pour traiter les nécroses est une approche novatrice et prometteuse.

2.1. Souches de bactéries probiotiques

On recherche ici plutôt des espèces en mesure de libérer des substances antibiotiques. Les bactéries attachées à une surface, qu’il s’agisse de détritus ou de surfaces biotiques, sont plus susceptibles que les bactéries libres de produire des antibiotiques. Par exemple 35 % sur 400 souches de bactéries de surface isolées d’algues et d’invertébrés dans les eaux écossaises présentent une activité antimicrobienne. De nombreuses souches produisent des anti-microbes, peu cependant agissent sur les pathogènes spécifiques aux coraux.

Le genre Pseudoalteromonas, s’avère produire des substances antibactériennes inhibant plusieurs bactéries (2), et s’est révélé efficace contre les nécroses coralliennes lors de tests en laboratoire. On n’en connait pas l’espèce. Il existe cependant d’autres probiotiques connus pour produire des substances antimicrobiennes en d’autres circonstances, sans toujours savoir sur quelles bactéries pathogènes elles agissent. Par exemple les bactéries marines Alteromonas spp., Halomonas spp., Ruegeria spp., Rhodopseudomonas palustris, voire Bacillus utilisés en aquaculture, ou Pseudomonas… Leur efficacité dépend des pathogènes en cause, et que l’on n’identifie pas toujours en aquarium.

Parmi les kits commerciaux disponibles pour l’amateur, très rares sont ceux qui nomment les souches présente. Espérons que les fabiquants proposeront bientôt des formules probiotiques en mesure de répondre au problème récurrent des STN/RTN en aquarium récifal. Selon les analyses initiées par des particuliers et communiquées sur le forum Bottle bacteria result du site Humble.Fish, Il semble que certaines marques contiennent un ou plusieurs genres de bactéries citées ci-dessus :

• Arka Microbe-Lift Special Blend (Rhodopseudomonas palustris).
• Hydrospace PNS ProBio (Rhodopseudomonas palustris).
• Prodibio Biodigest (Pseudomonas, Bacillus).
• Tropic Marin Nitribiotic (Bacillus subtilis), précisé dans la fiche technique.
• Brightwell MB7 (Bacillus, Ruegeria).
• Tim’s Eco-Balance (Bacillus).

Bactéries probiotiques commerciales.

2.2. Traitements probiotiques

2.2.1. Principes des traitements

Il s’agit ici d‘implanter des bactéries bénéfiques au sein du corail, visant à restaurer l’équilibre naturel de son microbiome pour une meilleure immunité et sa santé, ainsi que dans son environnement immédiat. On souhaite alors favoriser l’action des bénéfiques dans leur antagonisme avec les pathogènes sur plusieurs plans : supplanter ces derniers en occupant leurs niches écologiques, les inhiber avec des composés antimicrobiens naturels et, ce faisant, stimuler la régénération des tissus coralliens. Contrairement aux traitements par antibiotiques, les probiotiques n’encouragent pas le développement de résistance bactérienne.

2.2.2. Durée de traitement

L’implantation des bactéries dans l’environnement ou au sein du corail nécessite un certain délai qui dépend du type de bactérie probiotique, de l’étendue de l’infection et des conditions du traitement. Les durées évoquées sont variables, elles peuvent être de l’ordre de 2 à 6 heures en bains et de 24 ou 48 heures dans des conditions moins ciblées pour obtenir un impact significatif. Il est probablement possible d’augmenter les chances de fixation et de limiter le délai en bain en procédant à partir de cultures bactériennes préalablement cultivées en plus grande quantité. Ce sujet est développé dans Bactéries en aquarium marin et récifal.

2.2.3. Fréquences du traitement

Il faut surveiller attentivement la réponse du corail dès le traitement. Les nécroses peuvent être rapides et dans le meilleur des cas on pourra observer son ralentissement, voire son arrêt dans les 24 heures. D’une manière générale, on ne peut statuer sur la réussite du traitement qu’après plusieurs semaines, selon que des nécroses reprennet, ou pas. Des réintroductions périodiques de bactéries sont parfois pratiquées, indispensables ou pas, pour permettre aux bactéries de coloniser durablement le corail malade​

2.2.4. Protocoles de traitements

Il faut bien prendre conscience que le traitement probiotique des TN n’est pas une pratique répandue dans le monde de l’aquariophilie récifale. Il est d’ailleurs toujours en phase de développement dans le domaine de la recherche. Quelques pratiquants se forgent actuellement une expérience sans beaucoup communiquer. Cet article est publié, avec son lot d’incertitudes, pour promouvoir cette approche naturelle en espérant qu’elle s’avère efficace. Les retours d’utilisateurs sont évidemment les bienvenus pour évoluer vers des protocoles fiables.

Deux options s’offrent à l’aquariophile : celui de traiter l’aquarium dans son intégralité et le traitement en bains externes.

2.3. Traitement en bain externes

On a pu constater que les nécroses sont le plus souvent limitées à un seul spécimen. Il s’agit malheureusement d’une situation temporaire. En effet, la population pathogène semble se limiter à un massif corallien, tant qu’elle y trouve son compte. Une fois le corail desquamé, elle peut migrer sur la colonie voisine et ainsi, de proche en proche, décimer tous les coraux de l’aquarium.
Dans cette situation, il est peut être encore temps de traiter seul le corail infecté. Le pathogène est certainement toujours dans le milieu, mais à un niveau trop faible pour affaiblir les autres colonies. Un bain externe de la colonie permet de maximiser les chances de fixer plus rapidement les bactéries probiotiques sur le spécimen concerné. Le bain consiste à immerger le pied de corail affecté dans une solution contenant des souches bactériennes bénéfiques. C’est d’ailleurs la solution utilisée dans le cadre de recherches comparatives sur des associations probiotiques / pathogènes / coraux.

Ce bain annexe peut se réaliser à titre curatif, et également préventif dans un bac de quarantaine dédié à cet usage, avant toute introduction dans l’aquaium.

Le trempage antiparasitaire est il indipensable… je livre le protocole tel qu’il m’a été décrit.

Protocole en bain externe

1. Trempage (DIP) désinfectant, voire antiparasitaire : tremper le corail dans l’une des solutions suivantes réalisée avec de l’eau issue de l’aquarium. Les 3 premières sont les plus courantes :
   • Polylab Reef Primer coral dip (sels de potassium) : 5 mn dans 12 g/l (préconisation fabricant).
   • Chlorure de potassium (KCl) : environ 5 à 10 mn dans 4 g/l (préconisation utilisateurs).
   • Hamamélis : 30 mn dans 10 ml/l, ce dosage est établi pour le produit TN Dickinsons, Wich Hazel Astringent étiquette bleue.
   • Permanganate de potassium (KMnO₄) : 30 à 90 mn dans 50 mg/l.
   • Eau oxygénée 10 Vol : désinfectant des tissus 5 mn dans 10 ml/l (1%) pour les acropora. Consulter les dosages selon les différents objectifs de désinfection ou déparasitage pour plusieurs espèces de coraux Peroxyde d'hydrogène en aquariophilie récifale
2. Agiter et rincer à l’eau de mer.
3. Traitement bactérien en bain :
   • Préparer un récipient avec l’eau de l’aquarium.
   • Introduire la dose de bactéries, remuer.
   • Oxygéner au moyen d’un bulleur durant au moins 2 heures le temps que la population se développe un peu.
   • Immerger le pied durant au moins 6 heures le temps que les bactéries se fixent sur le corail.
4. Replacer le corail ainsi que le liquide du bain dans l’aquarium.

2.4. Traitements en bac communautaire

Il est fort probable que des bactéries pathogènes présentes sur un massif infecté le soient également dans son environnement et dans l’eau. Certes les coraux sains devraient être en mesure de lutter avant que l’infection s’installe. Dans le doute, on peut choisir de traiter le bac dans son intégralité, partant des principes que s’agissant de bactéries probiotiques il n’y a pas grand risque et, ce qui vaut pour un corail, vaut pour l’ensemble.

Protocole de traitement dans l’aquarium
Je fais part ici d’un protocole pratiqué aux US et commenté lors de communications personnelles. Il évoluera en fonction des expériences acquises.

L’idée est de réaliser une lutte globale sur un champ étendu : d’une part en traitant les supports et autres surfaces environnantes, et d’autre part en apportant simultanément au corail les probiotiques en mesure de l’aider dans sa lutte.

J’évoque l’utilisation atypique d’eau de javel. Elle éliminerait plus particulièrement les bactéries à Gram négatif qui constituent la plupart des pathogènes coralliens. Le dosage proposé a été maintes fois utilisé sans aucun dommage au point qu’il est poursuivi sur une semaine. Bien qu’en apparence innofensif sur le fonctionnement de l’aquarium et ce après plus d’un an, on peut comprendre quelques réticences à le mettre en oeuvre.

L’hamamémlis (angl. witch hazel) est également proposée. L’utilisation de cette solution d’extraits de feuilles et d’écorces de l’arbustre, dans de l’éthanol, est détaillée sur Reef Moonshiners. Ses effets sur la STN sont parfois positifs, parfois sans avis tangible.

Est- il possible d’appliquer la méthode sans désinfection par l’eau de javel ou l’hamamélis ? Nous le saurons plus tard. Je la livre donc telle qu’elle m’a été décrite.

• J1 à J7 Désinfecter l’aquarium durant 7 jours par l’un des moyens suivants :
  • Eau de javel, hypochlorite de sodium (NaClO) à 7,5 % : dans l’aquarium, en microdosage, toutes les 12 heures, l’eau de javel à raison de 0,83 ml pour 100 litres.
  • Hamamélis : introduire 5 ml/l d’eau de l’aquarium, le soir, dans la cuve technique. Ce dosage vaut avec le produit Wich Hazel Astringent étiquette bleue de TN Dickinsons.
• J1 à J7 Introduire les bactéries : dans la même période, chaque jour ajouter une dose de bactéries en intercalant environ 6 heures après un microdosage d’eau de javel.
• J8 à J14 Post traitement bactérien : la période précédente de 7 jours étant terminée, ajouter des bactéries dans les 7 jours qui suivent.

3. Mon expérience

Je n’ai encore rien à relater. Dans un premier temps je teste, avec Biodigest et Microbe-Lift Special Blend, un traitement en bain d’une souche de Pocillopora présentant quelques traces de nécroses STN qui reviennent épisodiquement.

Merci pour vos retour après d’éventuelles utilisations.

En savoir plus

• 1 : Chemical and genomic characterization of a potential probiotic treatment for stony coral tissue loss disease
• 2 : Antagonistic interactions among coral-associated bacteria
• Can probiotics save corals from a devastating tissue loss disease?
• Phage therapy of coral disease
• Development of alternative in situ treatments for stony coral tissue loss disease
• Scientists Discover New Probiotic That Could Protect Corals From a Mysterious and Devastating Disease
• Coral microbiome manipulation elicits metabolic and genetic restructuring to mitigate heat stress and evade mortality

   

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1. Les bactéries

Les bactéries font partie des premières formes de vie sur Terre. Omniprésentes dans presque tous les environnements, de l’air à la terre, en passant par l’eau douce et marine, et même à l’intérieur des organismes vivants, elles ont une importance considérable dans les cycles biogéochimiques comme le cycle du carbone et la fixation de l’azote de l’atmosphère.

1.1. Description

Source : Khan Academy

Ces micro-organismes (figure 1), de l’ordre de 0,1 à 50 micromètres, unicellulaires, appartiennent au règne des procaryotes, donc sans noyau défini ni organites membraneux, ce qui les distingue de tous les autres organismes.

Les cellules se présentent sous plusieurs formes : sphérique, les coques ou cocci (cyanobactéries Synechococcus, Prochlorococcus) ; allongée ou en bâtonnet, les bacilles (Bacillus, Nitrosomas, Vibrio) ; spiralée, les spirilles ou spirochètes (Oceanospirillum, Helicobacter). Une membrane plasmique entoure la cellule et régule les échanges avec l’extérieur. Comme pour les cellules végétales, la membrane est parfois enveloppée d’une capsule protectrice plus ou moins épaisse dont la structure permet de différencier les bactéries Gram positif (à paroi épaisse) des bactéries Gram négatif (à paroi fine). A l’intérieur de la cellule flotte le matériel génétique, formé par un seul chromosome (molécule) d’ADN libre, enchevêtré en cercle, et refermé sur lui-même, ainsi que diverses molécules vitales.

Formes des bactéries.

Source : Biomérieux

1.2. Particularités

Source : Naturebiotechnology

• Mobilité : parfois immobiles, certaines espèces disposent de flagelles, de longs filaments fins dépassant de la surface cellulaire, qui permettent leur locomotion. On observe aussi des structures filamenteuses courtes, les fimbriae, utilisées pour l’adhérence aux surfaces ou pour l’échange de matériel génétique entre bactéries.

• Nutrition : Les bactéries interviennent dans divers processus et, selon les situations et les espèces, peuvent exploiter des nutriments organiques (déchets, nourriture), des composés azotés (ammoniac, nitrites, nitrates, voire directement l’azote dissout), des composés carbonés (sucres, acides organiques : AA, acides gras), CO₂, O₂, des sulfates, des composés inorganiques (carbonates, phosphates…), des oligoéléments et même des métaux lourds.
  Leurs modes de nutrition variés contribuent au brassage continuel de la matière entre les sol, leur milieu et les autres êtres vivants.
• Sources d’énergie (figure 2) : certaines bactéries phototrophes, captent l’énergie lumineuse, d’autres chimiotrophes, utilisent celle contenue dans des substances minérales ou des molécules organiques issues d’êtres vivants.
• Oxygène : on caractérise les bactéries selon leurs besoins en oxygène pour vivre et se multiplier. Elles sont dites aérobies strictes lorsqu’il leur est indispensable, et anaérobies strictes quand elles n’en ont pas besoin ou ne supportent pas sa présence. D’autres sont aéro-anaérobies facultatives lorsqu’elles vivent et se multiplient avec ou sans oxygène.
• Résistance : Il s’agit de la forme de vie la plus résistante que l’on connaisse. Les bactéries résistent à des températures de 100 °C, à certains désinfectants, aux rayonnements ultraviolets et plutôt bien aux UV-C, mais sont détruites par les rayonnements ionisants. Lorsque les conditions environnementales sont difficiles (sécheresse excessive, manque de nutriments…), certaines espèces entrent en dormance et produisent des spores, une forme naturelle, inactive. Chaque spore germe en une bactérie active lorsque les conditions redeviennent favorables.
• Communautés : Elles vivent en communautés, adhérant le plus souvent à des surfaces au sein d’un gel muqueux, le biofilm.
• Reproduction : Les bactéries se reproduisent rapidement principalement de manière asexuée, par scissiparité, un processus simple dans lequel une cellule se divise en deux cellules filles identiques. La division peut avoir lieu toutes les 20 minutes. C’est à dire potentiellement 500 000 nouvelles cellules après 6 h. Un tel rythme explique la fulgurance des maladies bactériennes. Elles peuvent également échanger du matériel génétique (conjugaison) pour brasser leurs gènes.
• Nombreuses : Le nombre d’espèces dans les océans dépasse très probablement le million. On compte environ 10 millions de bactéries par millilitre d’eau de mer dans les zones côtières. Si le bactérioplancton joue un rôle crucial dans les océans, tout autant que le phytoplancton et de manière complémentaire, on sous estime probablement son impact dans la nutrition de nombreux organismes marins.
• Nocivité : La plupart des bactéries n’attaquent que la matière organique morte et sont inoffensives voire bénéfiques pour les organismes. Un petit nombre d’espèces est pathogène, à l’origine de maladies infectieuses.

2. Rôles des bactéries en aquarium

Un aquarium sain et stable pour les poissons, les coraux, et les autres habitants contient probablement des bactéries variées et en quantité suffisante pour assurer leurs fonctions. Voyons leurs différents rôles :

2.1. Rôles relatifs à la maintenance de l’aquarium

Cycle de l’azote : (figure 3) les bactéries réalisent une filtration biologique essentielle à l’équilibre de l’aquarium marin.

• Les bactéries nitrifiantes : durant la nitrosation Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosocystis, Nitrosospira, Nitrosogle transforment l’ammonium (NH₃), très toxique pour les poissons, en nitrites (NO₂⁻), également toxiques mais moins dangereux.
  Ensuite, durant la nitratation, les bactéries Nitrobacter , Nitrocystis, Bactoderma, Microderma, Nitrospira, etc., convertissent les nitrites (NO₂⁻) en nitrates (NO₃⁻), bien moins toxiques, qui pourront être absorbés par les plantes ou éliminés lors des changements d’eau.
• Les bactéries dénitrifiantes : telles que Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Achromobacter, Escherichia, Micrococcus, Aerobacter, Bacillus, Thiobacillus, Azotobacter… se développent dans des zones pauvres en oxygène (anaérobies) : dans les substrats ou au sein de certaines roches vivantes. Elles transforment les nitrates (NO₃⁻) en diazote gazeux (N₂), relâché dans l’atmosphère. La réduction du niveau de nitrates, prévient l’accumulation de substances nocives pour les habitants marins.

Cycle du phosphore : comme exposé dans l’article Phosphore, phosphates, lors de la dégradation des matières organiques (fèces, déchets, sédiments…), les bactéries solubilisatrices de PO₄ (PSB) telles que Pseudomonas fluorescens, et les bactéries accumulatrices de PO₄ (PAB) telles que Candidatus Accumulibacter phosphatis, extraient les phosphates dissous dans l’eau, pour leur propre métabolisme. A leur mort ces phosphates piégés dans leur biomasse sont éliminés par la filtration et l’écumeur. Par ailleurs, durant la dégradation de composés organiques phosphorés, elles sécrètent des enzymes assurant la minéralisation du phosphore organique en phosphate inorganique, un nutriment essentiel pour les coraux et les algues. La régulation du phosphore est un levier pour limiter la prolifération d’algues indésirables.

Cycle du soufre : dans les aquariums marins, notamment ceux comportant des zones anoxiques peu oxygénées, des "bactéries pourpres" pratiquent la photosynthèse anoxygénique (sans production d’oxygène). Les bactéries pourpres sulfureuses (PSB) des gama-Protéobactéries), essentiellement des Chromatiaceae, transforment le sulfure d’hydrogène (H₂S) toxique en soufre ou en sulfates beaucoup moins nocifs pour l’écosystème interviennent également dans le cycle du soufre.

Cycle du carbone : des bactéries dégradent la matière organique dissoute, convertissant les substances organiques en dioxyde de carbone et d’autres nutriments assimilables par les coraux et les autres habitants de l’aquarium. Certaines espèces fixent le carbone organique dans le mucus et rendent cette source d’énergie directement disponible pour le corail.

Décomposition de la matière organique : les bactéries hétérotrophes décomposent les déchets organiques (nourriture, excréments, plantes mortes…), en substances plus simples à éliminer, évitant ainsi l’accumulation de matière organique, le risque de pics d’ammoniac toxique et celui d’autres polluants.
Plus particulièrement, les bactéries pourpres non-sulfureuses (PNSB), des alpha-Protéobactéries telles que les Rhodospirillaceae et Rhodobacteraceae, pratiquent la photosynthèse anoxygénique comme les PSB, mais utilisent des composés organiques (acides gras, alcools, glucides) ou des composés inorganiques pauvres en soufre (fer) comme source d’électrons pour la photosynthèse. Si elles n’entrent pas dans le cycle du soufre, elles contribuent au cycle de l’azote, plus spécifiquement dans les zones hypoxiques, pauvres en oxygène, centrées sur la dégradation de la matière organique et la gestion des nutriments. Ce faisant elles sont performantes dans le traitement du mulm sédimenté sur et dans les substrats : sables et roches vivantes.

Clarification de l’eau : En fixant les particules en suspension et en absorbant les substances dissoutes, les bactéries clarifient l’eau, améliorant ainsi la qualité visuelle et la santé générale de l’aquarium.

Biofilm protecteur : les bactéries forment également un biofilm sur les surfaces (roches, substrat, parois de l’aquarium..) empêchant les bactéries pathogènes de coloniser ces surfaces. Le biofilm agit également comme un réservoir de nutriments pour les microorganismes et, bien entendu, participe à la filtration biologique.

2.2. Rôles relatifs aux organismes marins

Dans un aquarium récifal, les interactions entre les bactéries et les organismes vertébrés et invertébrés sont nombreuses, complexes et indispensables au maintien de son équilibre écologique. Elles incluent notamment la nourriture et la protection contre les maladies :

• Réduction des toxines : Les bactéries du cycle de l’azote et du soufre réduisent les risques toxiques. D’autre bactéries probiotiques telles que Bacillus, Rhodopseudomonas, contribuent à neutraliser différentes toxines comme, par exemple, des toxines cyanobactériennes produites par les algues. Dans une moindre mesure, certaines bactéries (Pseudomonas, Bacillus, Shewanella) peuvent bioaccumuler des métaux lourds, les précipiter sous forme de sels insolubles ou les réduire (Desulfovibrio), voire les chélater en composés moins toxiques. Certaines espèces de poissons (poissons-anges) et d’invertébrés (crevettes, étoiles de mer) sont extrêmement sensibles à des dérives d’ammoniac et nitrites.
• Source de nourriture pour les invertébrés : de nombreux invertébrés suspensivores microphages actifs ou passifs, zooxanthellés ou azooxanthellés, se nourrissent de bactérioplancton. Les coraux (octocoralliaires et dans une moindre mesure les scléractiniaires SPS et LPS), les éponges, les tuniciers (figure 4), les bivalves (moules, bénitiers, huitres), les vers tubicoles, les échinodermes filtreurs (comatules, holothuries…), piègent les bactéries en suspension et s’en nourrissent. Les psammivores comme les holothuries (concombres de mer), étoiles de mer fouisseuses, gobies… et les détritivores (copépodes, amphipodes…) ingèrent les bactéries sédimentées dans le mulm au sein du sable et des roches.
• Symbiose bactérienne : Les bactéries symbiotiques occupent le mucus des coraux, assurant une prédigestion des proies, et le système digestif de nombreux organismes (poissons, coraux) pour décomposer les aliments et absorber les nutriments. De même elles contribuent à métaboliser des composés chimiques (soufre, azote…) au sein des invertébrés (nématodes, vers tubicoles, bivalves…) en les transformant en nutriments assimilables.
• Fixation directe d’azote : certaines bactéries fixatrices d’azote captent directement l’azote dissous issu de l’atmosphère ou de la décomposition de la MO. Associées aux coraux, elles convertissent via des enzymes le N₂ dissout en ammonium (NH₄⁺) et d’autres formes d’azote biologiquement disponibles pour le corail. Il s’agit là du quatrième mode de nutrition des coraux, indépendamment de la photosynthèse, de la capture ou de l’adsorption cellulaire de matière dissoutes.
• Prophylaxie : certaines bactéries probiotiques comme Lactobacillus, occupent des niches écologiques et contiennent la prolifération de bactéries pathogènes. Elles préviennent les infections et maintiennent le système immunitaire des poissons et invertébrés, dont les coraux.
• Production de substances antimicrobiennes : les bactéries de certains probiotiques sécrètent des substances antibiotiques naturelles qui inhibent la croissance des agents pathogènes, réduisant ainsi le risque d’infections chez les poissons (maladie des points blancs) et les coraux (nécroses tissulaires).
• Réduction des algues et cyanobactéries : les bactéries entrent en compétition avec les algues pour l’utilisation des nutriments (N, P), réduisant ainsi leur prolifération.
• Stimulant de ponte : certaines bactéries peuvent libérer des composés stimulant la reproduction chez les invertébrés.

3. Microbiote de l’aquarium récifal

Les bactéries occupent tous les compartiments de l’aquarium, depuis les biofilms des supports rocheux ou sableux, en suspension dans la colonne d’eau et au sein des coraux eux-mêmes.

3.1. Biofilms et mulms superficiels

3.1.1. Biofilms

Les biofilms sont des communautés de micro-organismes (bactéries, algues, champignons et parfois des protozoaires) qui adhèrent à une surface pour former une matrice composée principalement de substances polymériques extracellulaires (EPS) constituée de polysaccharides, de protéines, d’ADN extracellulaire et d’autres composants. Cette matrice protectrice leur permet de résister aux stress environnementaux (chocs thermiques, produits chimiques, agents antimicrobiens, etc.) et de conserver l’humidité dans certaines conditions, par exemple lors de l’exondation des coraux à marée basse.

Le développement des biofilms dans des environnements humides ou aquatiques procède en plusieurs étapes. Les bactéries libres (planctoniques) dans l’eau adhèrent aux surfaces immergées (adhésion primaire) de toutes sortes (roches vivantes, substrat, verre de l’aquarium, coraux, équipements), puis se multiplient (colonisation). Elles produisent des EPS, formant une matrice gluante qui consolide l’adhésion et protège les bactéries des conditions extérieures. Le biofilm développe une structure plus complexe avec des canaux pour l’échange de nutriments et l’évacuation des déchets (maturation). Sa structure est multicouche avec moins d’oxygène et plus de déchets organiques en profondeur. Les bactéries communiquent entre elles (quorum sensing) pouvant ainsi coordonner leur activité, se protéger ou déclencher la production de certaines substances en réponse aux changements environnementaux. Plus tard, certaines cellules ou portions du biofilm sont libérées (détachement) et colonisent de nouvelles surfaces (figure 5).

Une prolifération excessive du biofilm peut poser des problèmes. Par exemple, un biofilm trop épais réduit la lumière nécessaire organismes symbiotiques. Sa régulation impose une bonne gestion des bactéries (contrôle des nutriments, réacteur biologique, éclairage…) comme on le verra, et parfois le nettoyage des équipements encrassés (pompes, crépines, tuyaux…).

3.1.2. Mulms

Les mulms sont des accumulations de débris organiques en décomposition (déchets alimentaires, excréments…) et inorganiques (sable, boues) déposées au fond de l’aquarium ou dans les zones calmes. Contrairement à ce que l’on nomme les sédiments, les mulms contiennent une grande proportion de matières organiques. Ils hébergent une quantité de bactéries décomposeuses ainsi que d’autres micro-organismes et des particules non vivantes.

Les effets du mulm sont ceux des bactéries, déjà évoqué, notamment dans la décomposition de la matière organique et la libération des nutriments (nitrates, phosphates). C’est une source de nutriments pour les algues. Il contient une grande concentration de bactéries et d’autres micro-organismes, et sert de réservoir biologique pour d’autres bactéries bénéfiques.
Cependant, s’il n’est pas contrôlé il peut contribuer à une pollution avec de hauts niveaux de nitrates et phosphates, favorisant ainsi la croissance indésirable d’algues et de cyanobactéries.

Gérer le mulm par différents moyens : siphonner régulièrement le substrat (figure 6) pour éviter son accumulation excessive, assurer un brassage dans les zones d’accumulation, le maintenir sous contrôle avec une équipe de détritivores (invertébrés et poissons fouisseurs, crevettes, escargots, poissons limivores) pour remuer le substrat et consommer les matières organiques.

Biofilm et mulm en aquarium marin

3.2. Bactéries de la colonne d’eau : bactérioplancton

Les bactéries sont moins présentes dans la colonne d’eau que dans les biofilms recouvrant les surfaces. Issues de la libération des biofilms et des échanges avec les substrats, leur action est similaire. A l’instar des océans, la population bactérienne de la colonne d’eau constitue le bactérioplancton de l’aquarium.

3.2.1. Actions du bactérioplancton

Indépendamment des rôles attribués généralement aux bactéries, en suspension elles ont des effets plus spécifiques :

• Clarification de l’eau : L’effet est quasi immédiat. Les bactéries éliminent les particules organiques fines et décomposent les matières dissoutes. L’eau devient limpide et stable, favorisant la pénétration de la lumière et contribuant à la bonne santé de tous les organismes photosynthétiques.
• Echanges bactériens : transporté par le brassage, le bactérioplancton se disperse en tous points de l’aquarium, assurant des apports bactériens jusqu’aux substrats, et les échanges constants entre les bactéries en suspension, les surfaces, les mucus coralliens et tous les organismes.
• Bactérioplancton nourricier : De nombreux invertébrés suspensivores microphages (filtreurs), se nourrissent de plancton. Coraux, bivalves, vers à panaches, éponges, tuniciers, comatules… piègent les bactéries dans leur mucus ou les capturent avec leurs cils vibratiles. C’est d’ailleurs chez les octocoralliaires une source d’alimentation bien plus importante que le phytoplancton, et vitale pour certains invertébrés tels que les tuniciers et les comatules.
• Risque d’anoxie : un excès de matières organiques dans l’eau peut toutefois entraîner une prolifération bactérienne subite, non contrôlée, souvent visible sous forme d’eau trouble : bloom bactérien. Les bactéries consomment alors de grandes quantités d’oxygène dissous, mettant en danger les autres organismes, comme on l’évoquera plus tard. Il est donc essentiel de surveiller et limiter la charge organique dans la colonne d’eau.

3.2.2. Espèces bactériennes en suspension

Il existe toujours des échanges entre l’eau et les supports, et des biofilms se détachent dans la colonne d’eau. Même si la concentration des espèces du bactérioplancton est différente de celle des biofilms superficiels, une analyse de la colonne d’eau permet d’obtenir une cartographie approximative des bactéries présentes dans l’aquarium. Ainsi les analyses du microbiome telles que celles récemment proposées par le laboratoire Aquabiomics sont une avancée dans la compréhension de nos systèmes captifs.

Les analyse ADN de ce laboratoire révèlent un mélange complexe dans l’eau des aquariums testés, avec une moyenne de 400 espèces différentes par installation. Aquabiomics identifie 19 familles de bactéries représentant l’essentiel des communautés présentes dans l’eau des aquariums récifaux sains, c’est à dire dans lesquels invertébrés et poissons s’épanouissent (figure 7).

Il existe aussi une grande disparité du spectre des populations entre différents aquariums, variant dans un rapport un à sept pour les populations les plus diversifiées. Dans son étude How aquarium microbiomes differ, Aquabiomics a ainsi pu observer quatre groupes de spectres bactériens présents dans des aquariums globalement sains (figure 8).

Analyses des bactéries en aquariums récifaux.

Source : Aquabiomics

Source : Aquabiomics

3.3. Bactéries et coraux

Source : Kim B Ritchie

3.3.1. Le microbiote du corail

Le corail forme avec les microorganismes qu’il héberge (microbiote) un ensemble biologiquement cohérent (l’holobionte) à l’intérieur duquel s’opèrent de relations symbiotiques vitales.

Depuis les premières apparitions de maladies coralliennes à grande échelle, dans les Caraïbes, les chercheurs analysent le microbiote inféodé aux coraux. En effet, il impacte la vie du corail à plusieurs niveaux : notamment lors de la prédigestion, ainsi que pour ses défenses immunitaires puisque des pools bactériens sont en mesure de produire des antibiotiques contre les bactéries pathogènes.

3.3.2. Bactéries du microbiote corallien

Un immense panel d’espèces bactériennes peut être inféodé aux coraux. Pour autant leur spectre est limité et spécifique à chaque espèce de corail. Les bactéries ont  des fonctions différentes selon leur localisation (tissus, cavité gastrique, mucus, squelette). Rappelons que les bactéries ne sont pas les seuls microbiotes du corail. D’autres microorganismes hôtes du corail, contribuent également à sa santé : archées, eucaryotes unicellulaires (dinoflagellés), champignons…

Le microbiote du corail n’est pas exactement le reflet du panel bactérien observé dans la masse d’eau ou les surfaces. Par exemple, en milieu naturel, Kim B. Ritchie a observé la répartition des différentes espèces bactérienne relatives à Acropora palmata des Caraïbes : celles inféodée au mucus du corail (symbiotes), celle des visiteurs  pathogènes opportunistes, responsables de blanchiments dans l’étude, et celle présente dans l’eau de mer environnante (figure 9). Il s’avère qu’elles sont ici assez différentes.

L’équilibre bactérien du microbiote corallien est cependant très dépendant des conditions environnementales. Des différences dans la composition du mucus peuvent contribuer à réduire la capacité du corail à résister aux différents facteurs de stress au point de le rendre vulnérable face aux organismes pathogènes. Aussi, l’aquariophile doit tout mettre en œuvre pour conserver cet équilibre.

4. Espèces bactériennes marines

Toutes les bactéries, en suspension, sur les substrats, en biofilms, ou sur les animaux, contribuent de manière bénéfique ou maléfique sur la santé générale de l’aquarium et ses occupants. L’aquariophile se pose donc légitimement la question de savoir lesquelles son bonnes (bénéfiques), ou pas (pathogènes). La réponse à cette question ne lui permet malheureusement pas d’avancer beaucoup aujourd’hui, mais viendra le temps où les cartographies biologiques seront aussi courantes que les analyses chimique ICP.

4.1. Bactéries bénéfiques, probiotiques

Bactéries bénéfiques, "bonnes bactéries"

Ce sont celles qui contribuent globalement à la prospérité de l’aquarium : la qualité de l’eau, la croissance saine des organismes vivants, l’absence de maladies, l’équilibre biologique… Par exemple :

Source : Yuichi Suwa

• Des espèces agissant dans le cycle de l’azote et pour certaines, du phosphore :
  • celles oxydant l’ammoniac en nitrite : Nitrosomonadaceae : Nitrosomonas (figure 10), Nitrosococcus (environ 1,5 % du microbiome).
  • celles oxydant les nitrites en nitrates (Nitrobacter, Nitrospiraceae), 11 fois moins abondantes.
    Il s’agit ici de concentrations mesurées dans la colonne d’eau, donc non représentatives et plus faibles que ce que peuvent abriter les substrats.
  • celles dénitrifiant les nitrates en azote comme Pseudomonas, Paracoccus.
• Des espèces omniprésentes dans les milieux marins, participant aux processus de dégradation de plusieurs manières. Citons Thiobacillus denitrificans, une bactérie chimioautotrophe, anaérobie oxydant le soufre en sulfates par exemple dans les dénitrateurs au soufre ou les DSB.
• Des bactéries pourpres sulfureuses, anaérobies; oxydant le soufre en sulfates dans les couches profondes : Chromatium, Thiocapsa, Thiospirillum, Thiopedia, Lamprocystis, Marichromatium, Allochromatium) .
• Des bactéries pourpres non-sulfureuses contribuant à la dégradation des zones hypoxiques (sédiments, sable et substrats) : Rhodopseudomonas (figure 11), Rhodobacter, Rhodovulum, Roseobacter, Rhodospira, Erythrobacter, Oceanibulbus. N’intervenant pas particulièrement, ni directement, dans le cycle de l’azote, elles sont complémentaires, polyvalentes et efficaces dans la dégradation des MO sur un terrain qui leur est propre. Par exemple Rhodopseudomonas palustris (4), une espèce pas spécifiquement marine, peut basculer entre quatre types différents de métabolismes et s’avère intéressante dans de nombreux domaines dont l’aquariophilie marine.
• Des bactéries du traitement des phosphates. Selon leur rôle on trouve les bactéries solubilisatrices de phosphates (PSB) telles que Rhodobacter, Pseudomonas, Bacillus, Halomonas, Marinobacter, Alteromonas, Planococcus, Serratia, Acinetobacter, Klebsiella, Rhodobacter, Paracoccus, Thiothrix… et/ou accumulatrices de polyhosphates (PAB) Acinetobacter, Klebsiella, Burkholderia, Enterobacter, Bacillus, Synechococcus, Thiothrix…
• Des cyanobactéries : capables de fixer l’azote atmosphérique, fournissant ainsi une source de nutriments importante pour d’autres organismes dans l’aquarium, ingérées par les coraux et d’autres invertébrés, produisant de l’oxygène bénéfique aux organismes ou formant des biofilms, habitat de micro-organismes bénéfiques et nourriture pour les filtreurs.
• Des bactéries du mucus des coraux : par exemple des souches de Vibrio non pathogènes jouent un rôle protecteur contre des agents pathogènes potentiels.

Bactéries probiotiques, bonnes pour la santé

Source : Hydrospace

Une partie des bactéries bénéfiques est dite probiotique.Ce sont des souches sélectionnées et isolées pour leurs caractéristiques spécifiques, aux effets ciblés, plus facilement mesurables. Il s’agit plus particulièrement de celles nécessaires à la santé des hôtes (poisson, coraux et autres invertébrés) lesquelles, par exemple, impactent le métabolisme ou réduisent la prolifération des pathogènes. Par extension, l’aquariophilie y inclut les bactéries qui améliorent la santé générale de l’aquarium, notamment celles agissant sur le cycle de l’azote. La différence est ténue et finalement sans importance tant les interdépendances entre les microorganismes, sont nombreuses, parfois méconnues, mais toutes impliquées dans le même objectif de prospérité.

Les bactéries probiotiques appartiennent à différentes espèces parmi les genres  :

• Bacillus (B. subtilis, B. licheniformis) : favorisent la dégradation des déchets organiques et aident à stabiliser le cycle de l’azote,
• Lactobacillus (L. plantarum, L. rhamnosus) : bactéries lactiques contribuant à la fermentation de matières organiques et à la suppression de pathogènes.
• Enterobacter (E. cloacae) : participent à la décomposition des matières organiques et à la réduction des pathogènes.
• Rhizobium (R. leguminosarum) : aident à la fixation de l’azote et améliorent la qualité du substrat.
• Corynebacterium (C. glutamicum), Rhodopseudomonas : contribuent à dégrader les déchets organiques
• Pseudomonas (P. fluorescens) : dégradent des polluants.
• Nitrosomonas et Nitrobacter : essentielles au cycle de l’azote.
• Pseudoalteromonas, Alteromonas, Halomonas, Ruegeria, Rhodopseudomonas palustris, Bacillus… : production d’antibiotiques dans le mucus corallien, contre des pathogènes.

4.2. Mauvaises bactéries et pathogènes

Les bactéries dites "mauvaises bactéries" regroupent les espèces aux effets indésirables. Certaines sont pathogènes quand elles causent la maladie, ou opportunistes quand elles deviennent nocives dans certaines conditions, ou simplement nuisibles si elles déséquilibrent l’écosystème.

Parmi les espèces pathogènes au-delà d’une certaine concentration.

• Pathogènes de poissons : Mycobacterium, Photobacterium damselae, Piscirickettsia salmonis, voire Pseudomonas et Aeromonas qui peuvent provoquer des infections cutanées chez les poissons et des nécroses. Les concentrations détectées dans des aquarium sains n’affectent pas leur santé.
• Pathogènes des coraux :
  • des espèces hôtes naturels de coraux (Vibrionaceae ex. Vibrio corallilyticus, V. shiloi, V. vulnificus) à une concentration normale n’affectant pas leur santé, mais potentiellement causes de blanchiment, et nécrose tissulaire.
  • des espèces non détectées dans les aquariums sains, introduites, impliquées dans les maladies des coraux (nécroses, gelées brunes…). Par exemple Serriata marcescens, Thalassomonas loyana (bande blanche),
• Pathogènes d’autres invertébrés. Parmi celles-ci Mycobacterium ou Aquarickettsia rohweri détecté sur des anémones, éponges. On sait cependant peu de leur présence en aquarium.

4.3. Bactéries marines diverses

Le tableau 1 propose un inventaire, bien entendu non exhaustif, de bactéries observées en milieu marin dans différents habitats, avec leurs rôles et fonctions dans l’écosystème.

5. Effets des bactéries indésirables

Un déséquilibre du spectre bactérien risque de libérer de l’espace pour le développement de bactéries indésirables, parfois pathogènes, contenue jusque-là et sans effet notable. L’action des indésirables dans l’aquarium peut se traduire de plusieurs façons :

5.1. Déséquilibre de l’aquarium

• Perturbation du cycle de l’azote : les bactéries pathogènes interférent avec les bactéries bénéfiques du cycle de l’azote entraînant des pics d’ammoniac et de nitrites, toxiques pour les poissons et autres habitants.
• Déséquilibre microbien : leur prolifération conduire au déséquilibre dans la communauté microbienne de l’aquarium perturbant les interactions entre les différentes espèces de micro-organismes, une réduction de la biodiversité microbienne et la résilience de l’écosystème.
• Production de toxines : Certaines bactéries produisent des toxines affectant la santé des poissons et des coraux.

5.2. Impact sur les occupants

• Stress, maladies des poissons : Les bactéries pathogènes sont sources de stress chez les poissons. Leur système immunitaire affaibli, ils sont plus sujets aux infections : maladie des points blancs (Cryptocaryon), ou de velours (Oodinium), pourriture des nageoires, infections cutanées… jusqu’à la mort des poissons.
• Maladies des coraux : les infections bactériennes se traduisent par des nécroses tissulaires lentes (STN Small Tissues Necrosis) et ouvrent la porte à certains parasites opportunistes responsables de dégradations rapides (RTN : Rapid Tissues Necrosis, gelées brunes…).
• Compétition pour les ressources : les pathogènes entrent en compétition avec les communautés de bonnes bactéries pour les nutriments et l’espace, entravant leur croissance et leur santé.
• Impact sur les invertébrés : crevettes, bivalves… peuvent être affectés par des infections entraînant des maladies et une mortalité.

6. Surveiller la qualité biologique de l’eau

Les moyens à notre disposition ne sont pas nombreux. L’identification nécessite du matériel et une expertise hors de portée de l’aquariophile moyen. Mais la haute technologie lui devient progressivement accessible. On peut toutefois rechercher quelques indices biologiques visuels..

6.1 Observation visuelle, bioindicateurs

La connaissance de notre aquarium et le comportement de nos protégés révèlent parfois quelques indications biologiques susceptibles de nous alerter :

• Comportements anormaux des poissons : une nage erratique, des frottements intempestifs, une décoloration, un faible appétit, l’isolement, une moindre dynamique et bien sûr des lésions cutanées, des ulcères… sont parfois des signes d’infection.
• Santé des coraux : des coraux avec polypes rétractés, des desquamations, de la gelée brune, des blanchiments… peuvent être le signe que des infections sont là et ont parfois déjà ouvert la porte à des parasites opportunistes.
• Cyanobactéries, dinoflagellés : ces organismes se développent lors de la dérive de paramètres chimiques, et bien souvent à la faveur de l’espace laissé vacant par les bactéries bénéfiques concurrentes.
• Film gras superficiel : il peut être révélateur d’une surcharge organique non prise en charge par les bactéries.
• Accumulation de mulm : bien souvent d’origine organique, l’activité bactérienne et les autres permet plus leur dégradation régulière.
• Prolifération d’algues : consommatrices de phosphates et nitrates, les algues ne sont pas assez concurrencées par les bactéries.
• Effluent d’écumeur : l’essentiel des protéines écumées est issu de la dégradation des bactéries. L’odeur des matières en décomposition est alors très forte, similaire à celle dégagée par une fosse septique. L’absence d’odeur, si elle n’est pas due à l’inefficacité de l’appareil, révèle très probablement une faible activité bactérienne, potentiellement insuffisante.
• Eau cristalline : c’est un signe d’une bonne activité bactérienne.

6.2. Microscopie optique

Culture bactérienne

L’observation peut nécessiter de réaliser une culture préalable. Pour ce on utilise un milieu de culture (géloses nutritives ou spécifiques), déposé dans une boite de Pétri. Le prélèvement est étalé sur le milieu de culture. On laisse incuber la culture dans la boite, dans un incubateur réglé à la température optimale pour les bactéries. Après quelques jours, des colonies bactériennes apparaissent, visibles à l’œil nu. On peut alors prélever ces colonies pour les observer au microscope. Malheureusement, la culture n’est pas le reflet de la population puisqu’une petite partie des bactéries présentes peut être cultivée.

Observation au microscope optique

Observer des bactéries de l’ordre de 1 µm demande un matériel spécifique et une certaine préparation.

• Matériel : Il faut disposer d’un microscope doté d’une optique d’excellente qualité, de grossissement au moins 1000x, muni d’un objectif à immersion dans l’huile pour une meilleure résolution, avec lames et lamelles de verre.
• Préparation :
  prélever (pipette…) un échantillon de l’environnement (eau, sol, biofilm, mucus, etc.), déposer une goutte sur la lame de verre et la couvrir d’une lamelle.
• Observation : les différents réglages (mise au point, éclairage, contraste) nécessitent un certain apprentissage. Les bactéries étant souvent transparentes, il est conseillé d’utiliser une coloration comme le Gram pour mieux les distinguer : Gram positif, les bactéries sont colorées en violet et Gram négatif, les bactéries sont colorées en rose.

Le Gram permet une classification des bactéries selon l’épaisseur de leur paroi cellulaire pour en évaluer leur degré de résistance (antibiotiques, agents chimiques), leur capacité à survivre dans des environnements hostiles, et leur potentiel effet infectieux. La densité et la diversité d’une population peut être évaluée par comptage ou avec des techniques plus sophistiquées. Dans l’impossibilité de les identifie, ces informations ne sont cependant pas d’un grand intérêt en aquariophilie marine.

6.3. Microscopie électronique

Plutôt que la lumière, cette technologie utilise des électrons d’où une plus grande résolution. Elle nécessite un microscope électronique à balayage (SEM) ou à transmission (TEM) qui permet d’observer le détail des structures internes et superficielles jusqu’à l’échelle nanométrique. L’échantillon est préparé selon des techniques spécifiques comme la fixation et la déshydratation avant l’observation.

Si le microscope électronique est un moyen d’analyser la morphologie des bactéries, leurs structures, leurs interactions avec l’environnement, ou l’adaptation de pathogènes dans le milieu, il ne permet pas de compter facilement les cellules ni d’identifier les espèces. C’est un instrument couteux exploité dans la recherche, mais inutile pour l’aquariophilie récifale.

6.4. Méthodes génétiques

Bien que les bactéries ne soient pas observées directement, les méthodes génétiques comme la PCR (réaction en chaîne par polymérase), PCR en temps réel, séquençage de l’ADN), sont parmi les plus précises et efficaces pour identifier et analyser les bactéries. Elles se basent sur l’analyse de l’ADN ou de l’ARN des bactéries, permettant une identification précise même pour des espèces non cultivables en laboratoire.

Avant l’année 2023, ce paragraphe aurait pu être uniquement documentaire pour nous simples amateurs aquariophiles. Ce n’est plus le cas. Une technologie de pointe : le séquençage de nouvelle génération, est aujourd’hui accessible aux aquariophiles marins.

Le séquençage de nouvelle génération (NGS, Next-Generation Sequencing) est une technologie de séquençage qui permet de lire rapidement des millions de fragments d’ADN ou d’ARN, contrairement aux autres techniques beaucoup plus lentes. Il nécessite des plateformes spécialisées : séquenceur NGS (figure 12), préparation et réactifs spécifiques, stockage et analyse informatique. Le NGS permet notamment le séquençage de génomes entiers (génomes humains, végétaux, animaux, etc.), l‘analyse de l’ADN ou de l’ARN pour profiler l’expression des gènes, et la métagénomique.
A l’instar de l’analyse ICP qui détermine la cartographie des composants chimiques de l’eau, le NGS établit celle des microorganismes. Une nouvelle porte pour une meilleure compréhension des systèmes de maintenance aquariophile.

Source : Aquabiomics

La métagénomique consiste à analyser de manière non ciblée des échantillons contenant l’ADN de communautés microbiennes complexes (bactéries, virus, champignons et autres micro-organismes). Elle permet d’obtenir des informations taxonomiques (identifier et caractériser la diversité microbienne) et d’analyser les fonctions génétiques présentes, afin de comprendre les interactions entre les micro-organismes dans leur environnement.

Ainsi, dans le cadre de l’aquariophilie récifale, le laboratoire Aquabiomics exploite depuis peu les équipements de séquençage de nouvelle génération (NGS) et l’approche métagénomique. Pour une centaine d’euros et un délai de plusieurs semaines, le laboratoire identifie les bactéries présentes dans l’eau de l’aquarium et leur concentration relative (figure 13) , il détermine sa normalité et propose des stratégies à engager. De plus, il est en mesure de séquencer l’ADN environnemental de l’aquarium pour analyser la communauté eucaryote (non bactérienne), y compris les parasites, notamment ceux impliqués dans les maladies des poissons et des coraux (RTN, STN).

7. Maintenir la population bactérienne

Indépendamment des caractéristiques de maintenance optimales (environnementales, chimiques, répartition spatiale, disponibilité des nutriments…), la qualité de l’activité bactérienne dépend de princiopes essentiel :

• Eviter le déséquilibre bactérien
• Diversité de la population bactérienne : les souches doivent être variées et complémentaires pour répondre à leurs différentes fonctions (dégradation de matières organiques, prophylaxie, cycles de N,P,C…).
• Densité de la population : pour que l’accomplissement de ces misions soit à la hauteur des nécessités (niveau de pollutions, de la prophylaxie…).

7.1. Eviter le déséquilibre bactérien

Les bactéries indésirables peuvent avoir des effets dévastateurs sur l’équilibre de l’écosystème de l’aquarium et sur la santé de ses habitants. Bien évidemment, la meilleure façon d’éviter les dérives est d’anticiper nos actions et de suivre quelques règles élémentaires :

• Maintenir la qualité chimique de l’eau : dans des conditions d’eau optimales avec des paramètres stables, à tous les niveaux (ammoniac, nitrites, nitrates, O₂) et en stabilisant les facteurs environnementaux (température, oxygène, pH, salinité…) aux rôles cruciaux dans la croissance et l’activité des bactéries. Tous les principes de maintenance sont bons, parmi lesquels :
  • Filtrations et traitements : Les systèmes mécaniques (micron filtres, papier…), physiques (écumeur, UV, ozone…), biologiques (réacteurs à bactéries, refuges algaux..) peuvent contribuer à maintenir une population bactérienne stable dans l’eau et sur les surfaces.
  • Qualité chimique : que ce soit par des changements d’eau ou une supplémentation régulière des composants.
  • Brassage : il contribue à la bonne dissolution des gaz (oxygène, gaz carbonique) et la distribution des nutriments en tous points, jusqu’aux bactéries
  • Alimentation raisonnée : un excédent non consommé entraîne une surcharge organique, des déchets, favorisant la prolifération bactérienne incontrôlée.
• Assurer l’hygiène biologique
  • Mains ou gants propres : les laver, les rincer voire les stériliser avant leurs manipulations dans l’eau.
  • Introduction de poissons et coraux sains : éviter l’apport de maladies et parasites (observations, quarantaine, traitements antiparasites, acclimatation, introductions maitrisées).

7.2. Maintenir l’activité bactérienne : des bactéries

En maintenance de routine

Un aquarium sain, équilibré, dont tous les habitants vivent et pospèrent de manière satisfaisante contient assurément toutes les bactéries nécessaires à son équilibre. Toutes les espèces indispensables son présentes, il est inutile d’en rajouter inconsidérément. Pour autant, bien que de nature plutôt résistantes et adaptables, certaines espèces peuvent régresser plus rapidement que d’autres en fonction de facteurs environnementaux (nutriments, compétion interspécifiques, prédation de protozaires, disponibilité en oxygène ou en zone anaérobies…).

Aquabiomics a mesuré une diversité bactérienne rapidement importante. Deux semaines après le démarrage avec des pierres vivantes, le niveau de diversité atteint 400 espèces bactériennes, comme dans un bac mature. Cette diversité devient cependant plus disparate après 1 à 2 ans, on mesure alors du meilleur au moins bien, pour se stabiliser autour de 150-200 espèces dans des bacs vieillissants. D’où l’intérêt de soutenir préventivement cette diversité. Une distribution de bactéries 2 à 3 fois par an suffit et plus souvent selon des évènements particuliers.

Après des évènements

Un certain nombre de situations de nature à déséquilibrer le spectre bactérien peuvent nécéssiter, au moins à titre préventif, de réintroduire ponctuellement des souches bactériennes selon les préconisations du fabricant.

• Mise en route de l’aquarium (cyclage) : Lors de la mise en place initiale de l’aquarium récifal, pour établir le cycle de l’azote.
• Changements majeurs dans la filtration : après remplacement ou nettoyage important des systèmes de filtration biologique (pierres vivantes, filtres).
• Ajout de pierres vivantes : elles peuvent introduire des bactéries bénéfiques mais aussi relarguer des matières organiques.
• Traitement médicamenteux : Certains traitements, en particulier les antibiotiques, peuvent tuer une partie des bactéries bénéfiques.
• Traitements oxydants : les UV, l’ozone… détruisent une partie de la population bactérienne et plutôt certaines souches selon la localisation des traitements.
• Introduction de poissons : l’augmentation de charge biologique peut nécessiter un soutien bactérien.
• Soupçons de pathogènes : l’observation visuelle énumérée ci-dessus permet d’envisager un rééquilibrage des espèces.
• Mortalité importante de la population : la décomposition rapide des matières organiques des poissons, coraux ou des autres invertébré décédés, peut provoquer une montée subite de l’ammoniaque et des nitrites.
• Nettoyage intensif ou changement d’eau massif : une partie de la population bactérienne peut être perturbée.
• Perturbation du sable vivant : ce qui libère des matières organiques et déstabilise les colonies bactériennes établies.
• Biocontrôle des pathogènes et parasites : l’invasion de microorganismes (dinoflagellés, cyanobactérie…) laisse penser à une déficience de certaines souches indispensables. En effet :
  • Les bactéries bénéfiques entrent en compétition directe pour les nutriments et l’espace avec les bactéries pathogènes et d’autres microrganismes indésirables. Elles agissent sur la dégradation des matières organiques dissoutes disponibles occupant leurs niches écologiques.
  • Certaines souches sont aussi en mesure de sécréter des substances antimicrobiennes naturelles (bactériocines, enzymes) inhibant la croissance de bactéries pathogènes comme Vibrio spp. ainsi que des parasites (dinoflagellés…).

Comment introduire des bactéries dans l’aquarium

L’introduction de bactéries en petit voume très concentré doit leur donner toutes les chances de se développer, sans perte.

1. Retirer toutes formes de filtration (mécanique, écumeur)
2. Stopper ou désactiver les traitements (UV, O3…).
3. Introduire les bactéries. Agiter les contenants. Le cas échéant, rincer l’ampoule dans l’eau de l’aquarium.
4. Stopper la circulation d’eau, si posible.
5. Laisser se déposer et se fixer les souches sur les substrats durant 1 heure.
6. Remettre en route.

7.3. Maintenir la densité bactérienne : du carbone

Les cellules des bactéries utilisent les nutriments pour se développer, parmi lesquels essentiellement azote (N), phosphore (P), et carbone (C) dans des ratios spécifiques. Il suffit que l’un d’entre eux soit carencé (facteur limitant) pour que la population décline au point de ne plus répondre à ses missions. Un spectre bactérien complet et équilibré n’y fait rien.

D’une manière générale, dans un bac non oligotrophe, l’eau contient suffisamment d’azote et de phosphore pour répondre aux besoins. Le carbone fournit l’énergie nécessaire aux bactéries hétérotrophes pour leur croissance et leur activité métabolique. C’est alors la disponibilité de ce dernier qui dicte la densité bactérienne.

En aquarium, le carbone est disponible sous les deux formes :

• Carbone organique : les molécules organiques (restes de nourriture, excréments, microalgues et phytoplancton en décomposition, et composés organiques dissous), toutes formées autour d’une structure de carbone, sont utilisées par les bactéries hétérotrophes comme source d’énergie pour leur métabolisme.
• Carbone inorganique CO₂ : Le CO₂ dissout est issu de la respiration cellulaire des organismes, de l’absorption du CO₂ issu des échanges avec l’air atmosphérique, de la minéralisation (décomposition) des matières organiques par les bactéries elles-mêmes, éventuellement d’un réacteur à calcaire. Les bactéries autotrophes fixent le CO₂ dissout.

Le carbone s’avère parfois insuffisant et devient le facteur limitant. Il convient de le maintenir à niveau nécessaire, éventuellement par ajouts, comme nous l’aborderons. Cependant tout ajout de carbone doit être mesuré et maitrisé. En effet l’ajout de carbone présente des risques non négligeables : le carbone doit être introduit de manière progressive et surveillée d’une part avec les tests de nutriments NO3 et PO4 de manière à tendre vers un système stable, et d’autre part avec l’observation attentive de la santé des coraux. Tout surdosage peut provoquer une prolifération bactérienne excessive à l’origine de blooms bactériens dangereux suivis d’une anoxie générale du milieu, mortelle.

7.3.1. En fonctionnement équilibré : pas d’apport de carbone

Un aquarium sain et prospère contient la quantité de bactéries nécessaires. Dans cette situation les sources de carbone répondent aux besoins il est alors inutile d’augmenter la population bactérienne par de quelconques ajouts.

7.3.2. Population bactérienne insuffisante : supports et carbone

Les effets énumérés plus haut d’une insuffisance de l’activité bactérienne, lorsqu’ils deviennent chroniques, imposent de revoir la stratégie de la maintenance selon plusieurs axes :

• Augmenter les supports bactériens.
• Piloter la production dans un réacteur biologique.
• Entretenir la production par ajout de carbone.

Supports bactériens

Lorsque l’azote et le phosphore sont disponibles aux taux normalement admis en récifal (NO3 de 5 à 10 mg/l et PO4 de 0,04 à 0,10 mg/l), l’ajout de supports poreux augmente la surface colonisable par les bactéries et donc, la densité de la population active, principalement pour réduire les nitrates et phosphates. Les matériaux sont variés, tels que :

• Substrats : sable et gravier : Les colonies se développent selon la granulométrie et l’épaisseur de la couche de sables.
• Roches : naturelles ou synthétiques, leur microporosité doit être suffisante pour assurer les conditions aérobie et anaérobie. La porosité détermine également la surface colonisable.
• Médias de filtration : les bactéries colonisent les médias (sable, mousses, céramique, granulats de charbon, zéolithe…) à grande surface spécifique, dans des filtres statiques ou des réacteurs biologiques.
  Les bioballes, boules généralement creuses avec une surface perforée ou nervurées s’avèrent d’utilisation pratique et facile. Cependant leur surface spécifique ne rivalise pas avec les médias poreux. Elles peuvent être chargées en bactéries qui se libèrent progressivement à l’usage. Utilisées en usage passif (dans un filet), dans un réacteur biologique et le plus souvent dans des filtres à ruissellement destinés à la nitrification.

Ajout de nutriments carbone

En présence de supports suffisants, si les bioindicateurs révèlent une activité bactérienne douteuse, il devient nécessaire d’augmenter la production par ajouts de sources de carbone que nous détaillerons plus loin. Ces ajouts peuvent se réaliser dans l’aquarium ou par injection dans l’aquarium en amont de la pompe de remontée, ou à l’entrée d’un réacteur biologique.

Réacteur biologique

Chargé de support bactérien, un réacteur biologique permet de mieux maitriser la production bactérienne à l’extérieur de l’aquarium, comme l’explique l »article Réacteur à bactéries (RAB). Plusieurs types de réacteurs sont dédiés à des objectifs différents.

• Réacteurs à bactérie (RAB) à charbon : le substrat en grains de charbon est soulevé légèrement en lit fluidisé
• Réacteur à zéolithe (RAZ)…) : le substrat de granulats durs en zéolithe est périodiquement secoué, de telle sorte que le biofilm se décolle régulièrement.
  La production bactérienne est soutenue par ajout régulier de sources de carbone telles que dans la méthode VSV (vodka, sucre, vinaigre), par microdosage. L’article Carbone et aquariophilie récifale détaille le sujet.
• Réacteur à biopellets : les biopellets sont des granulés, polymères dégradables, contennant des sources de carbone. Les bactéries se développent, dégradent progressivement les pellets à leur contact et absorbent carbone inclus. La méthode est facile à mettre en oeuvre. Cependant, elle ne permet pas un ajustement précis des nutriments selon le besoin.
• Dénitrateur autotrophe au soufre (DAS) : il repose sur la dénitrification réalisée par des bactéries anaérobies (Thiobacillus), utilisant du soufre élémentaire comme source d’énergie et les nitrates pour produire de l’azote gazeux, libéré dans l’atmosphère, et des sous-produits moins nocifs comme les sulfates (SO₄^2-). Le débit doit être maitrisé pour être efficace. Une seconde chambre contenant du calcaire (CaCO₃) compense l’acidification produite par les sulfates en libérant des ions calcium (Ca²⁺) et des bicarbonates (HCO₃⁻), stabilisant ainsi le pH à la sortie du réacteur. Ce système est le plus souvent utilisé en présence d’aquariums pollués par une densité importante de poissons.

8. Sources de bactéries

Peu de choix s’offrent à l’aquariophile et bien souvent nous ne savons pas exactement les bactéries que nous introduisons. Aussi, il peut être intéressant d’utiliser des sources différentes, de toutes sortes. Plusieurs options se présentent :

8.1. Bactéries commerciales

Bactéries vivantes

Elles sont introduites sous forme de solutions liquides contenant des souches actives. Elles sont immédiatement prêtes à agir dès leur introduction dans l’aquarium et colonisent rapidement le système. Cependant il y a un risque plus élevé de les contaminer accidentellement avec des pathogènes ou des micro-organismes indésirables, depuis leur production, conditionnement, stockage, jusqu’à l’utilisation. Elles doivent être conservées au frais et utilisées rapidement après leur achat.

Bactéries en dormance

La dormance est un état naturel durant lequel les bactéries suspendent leurs activités métaboliques, lorsque les conditions ne sont pas adéquates. Elles restent vivantes et viables plusieurs années, supportant de fortes variations des conditions environnementales (température, lumière…). La mise en dormance des souches aquariophiles se fait est en général par lyophilisation (séchage par congélation), ou introduction dans des liquides isolants, protecteurs et conservateurs.

• Forme lyophilisée, sèche : . Les bactéries sont congelées puis sublimées à l’état gazeux pour perdent 98% de leur humidité puis totalement séchées. La déshydratation les mets en état de dormance permettant de les préserver en une forme stable et sèche
  Elles sont proposées sous forme de poudre ou de granulés facile à doser selon les besoins. Elles peuvent être stockées de longues périodes plusieurs années, à température ambiante, sans perte d’efficacité, ce qui les rend plus pratiques à conserver et finalement d’un coût plus abordable. Le processus de déshydratation élimine les organismes indésirables et sont moins facilement contaminables.
  Après introduction dans l’aquarium elles mettent un certain temps, de l’ordre quelques heures, pour se réhydrater et sortir de leur dormance pour retrouver leur activité métabolique et commencer à se reproduire puis coloniser.
• Forme liquide en ampoule de verre : les bactéries sont mises en dormance dans un milieu aqueux avec des substances protectrices (sucres, agents cryoprotecteurs) préservant l’intégrité des cellules bactériennes. Durant le processus de conditionnement les bactéries sont conservées sous argon dans l’impossibilité de contamination ni contact avec un oxydant, jusqu’au scellement de l’ampoule de verre par fusion. Ce qui garantit la parfaite intégrité du produit durant quelques années de conservations. Les ampoules sont pré-dosées. Déjà hydratées les bactéries sont rapidement active en une heure.
• Formes gel : les cellules bactériennes sont stabilisées par ajout de stabilisant pour renforcer leur résistance aux traitements ultérieurs. Elles sont ensuite encapsulées ou immobilisées dans un fluide gélatineux protecteur tel que l’alginate issu d’algues brunes. Le gel préserve les bactéries de l’environnement extérieur et les maintenant en dormance jusqu’à leur utilisation. Le fluide gélatineux est plus ou moins solidifié sous forme semi liquide, gel semi solide ou microcapsules, par un traitement spécifique (ex. ions calcium). Puis il est conditionné en tubes, sachets ou pots, normalement sous atmosphère contrôlée. Les gels sont d’utilisation facile et assurent une diffusion lente, et régulière dans l’aquarium.

Produits commerciaux

Le choix est vaste, des plus dilués aux plus concentrés, contenant le plus souvent des bactéries en dormance, sous plusieurs formes mais au contenu souvent mystérieux. Les fabricants proposent des produits polyvalents ou au contraire spécialisés pour une application donnée (démarrage rapide d’un aquarium, maintenance générale, dégradation des matières organiques, action sur le cycle de l’azote, clarification d’eau, traitement des sables ou probiotiques. Il s’agit de notions vagues qui laissent supposer que le produit contient des souches sélectionnées pour le travail en question.

Mon avis personnel est pourquoi limiter le spectre bactérien quand un produit composé de nombreuses souches permet une action globale et des actions diversifiées, d’autant plus que les souches sont souvent polyvalentes. Quoi qu’il en soit, les souches se développeront ou dépériront selon les conditions environnantes.

Quelques marques

Conformisme, comportement grégaire, effet de mode… certains produits sont plébiscités par des aquariophiles sans argument tangible. Il faut reconnaitre qu’une minorité de marques annonce la composition bactérienne. Contre l’obscurantisme et pour la compréhension de notre maintenance je privilégie ces dernières. Je serais heureux de citer celles que j’aurais omises. Parmi les communicants, citons :

• Tropic Marin Nitribiotic qui contient la bactérie polyvalente Bacillus subtilis, Nitrobacter, la probiotique Lactobacillus, des anaérobies dites bactéries pourpres et des levures Saccharomyces.

Des analyses ADN ont récemment été initiées par des particuliers. Le forum Bottle bacteria result du site Humble.Fish regroupe des analyses du microbiome de quelques références commerciales. Certains résultats sont surprenants et parfois décevants pour des marques renommées. Retenons les produits comportant un spectre étendu de bactéries :

• Prodibio Biodigest contient plus de 20 souches (confirmé par la société) ce qui rend le produit polyvalent avec tous les avantages conférés par le conditionnement stérile en ampoules de verre.
• Tim’s One and Only (sensé ne contenir que des bactéries nitrifiantes).
• Arka Microbe-Lift Special Blend contient plusieurs souches dont des bactéries pourpres non-sulfureusesRhodopseudomonas palustris, très polyvalentes et complémentaires, en de nombreux points bénéfiques, à forte odeur nauséabonde.
• Hydrospace PNS ProBio, similaire au précédent.

La diversité de bactéries bénéfiques est toujours un atout. Il n’y a aucun risque à mélanger plusieurs sources commerciales, avec l’espoir que des souches complèteront celles présentes dans l’aquarium.

Quelques bactéries commerciales.

8.2. Prélèvement dans un bac sain

Prélever dans un aquarium mature et prospère permet d’obtenir avec assurance un spectre nécessaire et suffisant pour la maintenance. L’aquarium doit présenter certaines garanties : des animaux sains et en développement, de la biodiversité et une totale absence de maladies, parasites, nécroses.

Il suffit de prélever un peu d’eau, des algues, et mieux une roche que l’on plongera proche du décor dans son propre aquarium.

8.3. Prélèvement dans la mer

Prélever sur les côtes locales

Sauf à considérer des conditions extrêmes (zones polaires, abysses…) on retrouve de nombreuses espèces marines identiques dans tous les Océans. Bien que spécialisées pour certains environnements (Méditerranée, Mer Rouge, Pacifique…), leur plasticité métabolique permet d’ajuster leurs fonctions biologiques en fonction des nouvelles conditions environnementales, comme la température, la salinité ou la disponibilité des nutriments.

Ainsi, prélever sur nos côtes méditerranéennes ou atlantiques garantit de trouver un large panel de souches tropicales marines, viables en aquarium récifal.

Prélèvements et règlementation

La loi française n’interdit pas les prélèvements d’eau de mer en dessous d’une limite très large, bien au-delà du besoin d’un aquariophile. Sauf autorisations locales, la règlementation interdit de prélever des roches ou du sable vivant ou inerte, des roches, voire parfois des algues (le prélèvement des plantes posidonies est interdit) notamment dans les zones protégées. Il s’agit d’éviter le déséquilibre des écosystèmes dus à des prélèvements importants. Se renseigner auprès des mairies de la règlementation locale relative à un prélèvement occasionnel à des fins personnelles.

S’agissant de bactéries un prélèvement raisonnable d’eau, de sable vivant, de boue, de coquilles d’huitres, d’algues semble parfois permis.

Coloniser en mer un support inerte

Faute de prélever dans le milieu marin, on peut tout aussi bien lui demander de bien vouloir coloniser un support inerte qu’on lui aura confié.

1. Choisir le substrat : inerte poreux (pierre morte, céramique, aragonite, médias de filtration…), ou une éponge naturelle ou synthétique
2. Substrat propre : le nettoyer avant immersion.
3. Proche des rochers : souvent riches en communautés microbiennes. L’eau de mer naturelle contient assez de nutriments pour favoriser la colonisation bactérienne.
4. Emplacement à moyenne modérée : le brassage doit être suffisant pour assurer le flux de nutriments, mais non violent. Les cellules se fixeront plus facilement.
5. Zones à moindre éclairement : pour ne pas favoriser les algues.
6. Laisser coloniser : une durée variable selon l’objectif à atteindre et le cycle détaillé ci-après.
   • Pour seulement ensemencer l’aquarium de destination : après quelques jours le substrat pourrait déjà être transféré vers une cuve temporaire pour parfaire l’implantation, ou dans l’aquarium dans la mesure où les nutriments sont présents et suffisants.
   • Pour préparer des supports bactériens vivants, destinés au démarrage d’un nouvel aquarium, poursuivre l’implantation en mer durant 2 semaines à un mois.
7. Nettoyer légèrement le substrat : éventuellement s’il est colonisé de nuisibles, mais conserver leur population bactérienne naturelle, voire également la méiofaune, autant que possible.
8. Récolter les bactéries : il n’est pas question ici de collecter spécifiquement telle souche mais plutôt l’ensemble de la colonie avec présente avec la biodiversité qui l’entoure. Introduire le substrat dans l’aquarium près des roches ou dans la cuve technique.

9. Cycle de colonisation des bactéries

La stabulation varie selon l’état des bactéries (en dormance, ou pas), l’objectif à atteindre. Il peut varier de quelques jours si l’on souhaite juste réaliser un transfert de bactéries à quelques mois pour une situation stable de l’aquarium.

1. Réhydratation (0 – 30 mn) : les bactéries en dormance sous forme lyophilisées se réhydratent dans un premier temps.
2. Réactivation métabolique (0 – 6 heures) : le réveil des fonctions cellulaires minimales (perception du milieu, réparation des structures internes).
3. Adaptation (6 – 12 h) : la cellule s’ajuste au nouvel environnement, active les gènes utiles, détecte les sources de nutriments et prépare la division. Elle interagit avec les surfaces (sédimentation, interactions électrostatiques) le contact est alors transitoire, réversible.
4. Adhérence (12 – 24 h) : les structures d’adhésion entrent en jeu. L’adhésion aux substrats est stable, irréversible. Les cellules sont actives mais pas encore en division exponentielle.
5. Colonisation :
   1. Formation du biofilm (> 24 h) : le début de la colonisation opère rapidement, surtout si l’eau est riche en matières organiques dissoutes ou en particules fines.
   2. Implantation (1 semaine) : les premières communautés bactériennes sont bien établies. À ce stade, les bactéries aérobies dominent souvent, notamment celles qui participent à la dégradation de la matière organique et au cycle de l’azote.
   3. Densification (2 à 4 semaines) : la colonisation bactérienne devient plus dense, et la diversité des espèces augmente. Les biofilms bactériens se forment, stabilisant les colonies bactériennes. Des bactéries anaérobies commencent à coloniser les zones plus profondes des substrats poreux, moins exposées à l’oxygène. Dans le cycle de l’azote, la nitrification devient plus active. Les bactéries convertissent l’ammoniaque en nitrite, puis en nitrate.
   4. Equilibre (4 à 8 semaines) : La colonisation bactérienne atteint un équilibre stable. Les bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes sont bien présentes dans les substrats poreux. La profondeur de colonisation anaérobie peut varier de moins de 1 millimètre à plus d’un centimètre selon la finesse de la porosité et l’épaisseur du biofilm captant l’oxygène présent. À ce stade, le substrat est souvent suffisamment colonisé pour servir de base au maintien du cycle de l’azote dans un aquarium récifal.
   5. Résilience microbienne (2 à 3 mois) : dans la mesure où la population est augmentée progressivement, avec des polutions en rapport avec le développement bactérien, l’activité atteint son plein potentiel pour une maintenance stable et durable. Le microbiote de l’aquarium atteint une maturité fonctionnelle suffisante pour assurer la résilience microbienne, permettant d’absorber sans déséquilibre majeur les variations de charge organique ou les micro-pollutions.

En aquarium on peut en déduire les points suivants :

• Les bactéries commerciales (en dormance) nécessitent environ 12 heures pour adhérer et s’implanter efficacement. Durant ce délai, nous devons permettre aux souches de se fixer (écumeur et filtres déconnectés) et bien sûr sans être dégradées (traitements oxydants UV, ozone… stoppés). Sans quoi la colonisation sera probablement plus longue, à partir des quelques cellules épargnées.
• Introduire des biofilms à partir d’une préculture de 1 à 3 jours permet d’obtenir une population immédiatement opérationnelle, de ne pas stopper trop longtemps les équipements de filration et d’optimiser nos précieuses bactéries.

10. Sources de carbone

Des sources de carbone sont naturellement présentes dans l’aquarium ou ajoutées intentionnellement pour augmenter la population bactérienne :

10.1. Sources de carbone issues de l’aquarium

• Matières organiques dissoutes (DOM) : les déchets organiques produits par les poissons, les invertébrés et les coraux (excréments, déchets alimentaires, mucus), se décomposent en carbone organique dissous dans l’eau.
• Photosynthèse des algues : les algues (Chaetomorpha, Caulerpa) produisent des composés organiques (glucides…) constitués de carbone.

10.2. Sources de carbone ajoutées

Il existe un grand nombre de composés carbonés, les bactéries étant plus ou moins réceptives à certaines sources particulières. Le glucose semblerait plus efficace dans le dévelopement de bactéries fixant les phosphates. Des simulations en laboratoire ont révélé une prolifération de bactéries pathogènes en présence d’une forte augmentation de carbone organique. Bien évidemment, il n’est pas ici question de surdoser le carbone plus que nécessaire, mais seulement de retrouver un équilibre biologique. Dans la pratique le glucose et l’acétate sont souvent utilisés car facilement assimilables par une très grande variété de bactéries qui rencontrent régulièrement ces molécules issues de la lyse d’autres cellules vivantes.

Parmi les possibilités :

• Alcools : vodka à 40 % éthano;
• Sucres : monosacharides (glucose, fructose), disacharides (saccharose ou sucre blanc) et polysacharides (agar, alginates, amidon…);
• Acides aminés : privilégier les acides aminés essentiels (histidine, leucine, isoleucyne, lysine, méthionine, thréonine, valine) que les coraux ne synthétisent pas, ainsi que ceux utiles dans le métabolisme (arginine, glutamine, glycine, cystéine, tyrosine);
• Acides organiques : acétique (vinaigre), maléique, lactique;
• Hydrolysats de protéines dérivés de la décomposition des protéines;
• Formules commerciales telles que Red Sea NoPox..

La composition d’une recette de sources de carbone (ex. méthode VSV) peut être modulée pour obtenir une valeur énergétique cible. Il faut alors tenir compte de la quantité du composant et de sa valeur énergétique. Par exemple un carré de sucre de 6 g est l’équivalent de 96 ml de vinaigre à 7° et à 8,5 ml de vodka à 40°. L’article Carbone et aquariophilie récifale vous en dira plus.

11. Bloom bactérien causes, risques

Un bloom bactérien est une prolifération rapide et massive de bactéries dans l’eau, créant une apparence trouble ou blanchâtre. Ce phénomène est fréquent lorsque l’équilibre biologique est perturbé. Voyons ses causes et les risques associés en aquariophilie récifale :

11.1. Causes d’un bloom bactérien

• Excès de nutriments nitrates, phosphates : Les bactéries se multiplient rapidement en présence d’une surabondance de nitrates et phosphates qui peuvent provenir de suralimentation, de décomposition des déchets (aliments non consommés, excréments, etc.), des matières organiques en décomposition, comme des poissons morts non retirés.
• Excès de nutriment carbone : suite à un ajout volontaire de sources de carbone pour stimuler la croissance des bactéries (sucre, éthanol, acide acétique…), un excès de CO₂ (réacteur à calcaire mal réglé, réduction du pH) ou dans un espace mal ventilé, notamment quand le milieu est riche en nutriments.
• Ajout excessif de bactéries : quand il est massif, par exemple à partir d’une culture de bactéries.
• Manque d’oxygène ou déséquilibre chimique : Les niveaux d’oxygène bas ou un déséquilibre des paramètres de l’eau (pH, KH, température) peuvent provoquer instabilité et une mortalité laissant le champ à d’autres bactéries se développant rapidement.
• Perturbation du cycle de l’azote : dans aquarium nouvellement installé ou après une intervention majeure (changement d’eau massif, nettoyage des filtres biologiques, etc.).

11.2. Risques et effets associés à un fort dévelopement bactérien

Une augmentation rapide et importante de l’activité bactérienne, même sans relever de bloom prononcé, peut conduire aux effets suivants :

• Trouble de l’eau : l’eau trouble diminue la pénétration de la lumière dans l’aquarium et affecte la photosynthèse des organismes photosynthétiques (algues, zooxanthelles).
• Anoxie : Les bactéries consomment de l’oxygène pour se développer. Un bloom bactérien se traduit par la chute du redox. Il peut rapidement épuiser l’oxygène dissous (anoxie) dans l’eau et entrainer une asphyxie et la mort des poissons et des invertébrés, surtout la nuit quand les algues et les coraux n’en produisent pas.
  Dans un tel scénario, on devrait immédiatement augmenter le brassage, améliorer l’oxygénation (écumage) voire injecter des agents oxydants (oxygène, ozone, eau oxygénée) mais de manière réfléchie et maitrisée.
• Déséquilibre du cycle de l’azote et phosphore : ce déséquilibre peut se traduire par une baisse drastique des nitrates, voire une inversion des taux de nitrates et phosphates, entrainant l’apparition de cyanobactéries avec les effets collatéraux. Une baisse des bactéries nitrifiantes responsables de la décomposition de l’ammoniac et des nitrites, élève rapidement les taux à un niveau toxique mortel. Par ailleurs, une carence en phosphore ne permet plus les métabolismes des organismes vivants.
• Mort subite de bactéries : Si les conditions changent soudainement (par exemple, une diminution rapide des nutriments), une partie des bactéries peut mourir massivement, relâchant des matières organiques dans l’eau et augmentant les niveaux de toxines (ammoniac, nitrites) et de CO2 pouvant entrainer la mort des organismes présents.

Toutes les dispositions précédemment citées pour éviter le déséquilibre bactérien sont de nature à éviter un bloom.

12. Cultiver des bactéries massivement

12.1 Quand produire des bactéries en masse

La prolifération naturelle des bactéries dans un aquarium, avec les nutriments disponibles, de manière progressive et équilibrée, au rhytme des reproductions cellulaires, est préférable à toute autre méthode. On peut pourtant vouloir cultiver des bactéries en grande quantité en certaines occasions :

• Ensemencer des pierres inertes ou du sable lors du démarrage d’un aquarium ou d’un ajout de pierres sans perturber l’équilibre installé.
• Produire du bactérioplancton : pour nourrir certains invertébrés filtreurs, parfois azooxanthellés.
• Lutter contre des microrganismes : distibuer de façon maitrisée des bactéries sélectionnées comme bénéfiques afin de réoccuper l’espace conquis par des organismes indésirables (bactéries pathogènes, cyanobactéries, dinoflagellés…).

L’intérêt de produire des bactéries dans un récipient hors aquarium est que les dosages de carbone, quels qu’ils soient, n’auront pas d’impact sur l’aquarium. On n’introduit dans ce dernier que des bactéries et non pas du carbone. Attention ! Pratiquée de manière inconsidérée, l’introduction massive de bactéries dans l’aquarium présente tous les risques précédemment cités. La première fois, il convien L’intérêt de procéder par étapes en introduisant au début peu de production. Il est impértif d’observer les effets à court terme sur le bac et les occupants (coraux…), de mesurer les taux de nitrates et phosphate, et de les maintenir à niveaux corrects. Dans ces conditions, cette méthode a contribué à éradiquer une forte invasion de dinoflagellés Prorocentrum pour retrouver quelques jours plus tard une situation gérable évoquée dans Eliminer les dinoflagellés en aquarium récifal..

12.2 Comment produire des bactéries en masse

Un protocole pour favoriser une croissance bactérienne importante tout en gardant un écosystème stable peut se dérouler ainsi :

1. Remplir d’eau de l’aquarium un récipient en matériau inerte.
2. Le placer à température de l’aquarium, dans la cuve technique ou chauffage individuel.
3. Oxygéner avec un bulleur.
4. Introduire des supports bactériens éventuellement : par exemple un produit que l’on pourra essorer tel qu’une mousse à cellules ouvertes, une éponge, un treillis en plastique compatible (PP, PS…).
5. Ajouter une ou plusieurs compositions concentrées de bactéries du commerce ou prélevées par ailleurs.
6. Ajouter quotidiennement des nutriments carbone pour multiplier les bactéries hétérotrophes
   1. Alcool : Une dose régulière d’alcool (vodka), 5 ml pour 5 litres d’eau.
   2. Acide acétique : une dose régulière de vinaigre blanc, 5 ml pour 5 litres d’eau.
   3. Sucre : 6 g de sucre blanc pour 5 litres
   4. Acides aminés : environ 5 ml pour 5 litres d’eau. Il s’agit d’une base approximative sans connaissance du contenu.
   5. Produits commerciaux contenant des sources de carbone, voire des enzymes (Bioptim, NoPox, UltraBack,
7. Prélever 1/3 de la culture : à partir de 3 jours la population est suffisamment développée pour utilisation.
8. Utiliser la culture : selon l’usage la culture peut être utilisée en totalité (ensemencement de pierres inertes) ou partiellement en dosant ou essorant l’éponge.
9. Entrenir la culture et, si besoin, poursuivre les étapes.
10. Remplacer par 1/3 d’eau de l’aquarium pour entretenir la population.
11. Ajouter les nutriments quotidiennement :
    1. Sources de carbone : comme ci-dessus
    2. Sources de nitrates et de phosphates. Par exemple : remplacer 1/3 de l’eau par celle de l’aquarium, ajouter de petites quantités de nourriture, d’engrais spécifiques pour bactéries ou bien des adjuvants tels que Nitrate+ et Phosphate+.
12. Surveiller la production : présence de biofilm sur les parois et supports, trouble de l’eau, agrégats bactériens flottant… La production étant dissociée de l’aquarium, il n’y a pas de risque en cas de surproduction.
13. Ajuster les dosages de nutriments dans la culture en conséquence.
14. Surveiller les effets dans l’aquarium : observer le comportement des occupants, l’état des décores. Mesurer régulièrementlesles taux de NO₃ et PO₄ et ajuster la quantité de bactéries en conséquence.

Culture de bactéries en bac annexe.

Sujet complexe et vaste, j’espère que ces microorganismes auront moins de secrets pour vous.

En savoir plus

• 1: The Core Microbiome of a Saltwater Aquarium – Aquabiomics
• 2 : How Aquarium Microbiomes Differ – Aquabiomics.
• 3 : Insights into the coral microbiome: Underpinning the health and resilience of reef ecosystems – David G. Bourne, Kathleen M. Morrow, Nicole S. Webster
• 4 : System-level analysis of metabolic trade-offs during anaerobic photoheterotrophic growth in Rhodopseudomonas palustris

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