Nostoc verrucosum

Colonie de Nostoc verrucosum tel que dessinée dans un ouvrage ancien relatif aux plantes qui sont aussi des poisons (A manual of poisonous plants ; publié en 1910-1911 par L. H. Pammel ; voir Page 185, Fig. 31)

Ces colonies macroscopiques forment à la fois des filaments cellulaires[9], qui montrent à moyen grossissement au microscope un aspect de plat de spaghettis, chaque spaghetti apparaissant à plus fort grossissement comme un « collier de perles » comme le montre l’illustration ci-contre) et des matériaux de matrice extracellulaire massive[9].

Les colonies sont de couleur brunâtre, vert-olive[10], verdâtre à noirâtre, relativement translucide à la lumière.

Leur apparence est souvent proche de celle des colonies du nostoc commun (confusion possible), mais elles croissent sous l’eau de manière fixée (périphyton) ou sur des supports perpétuellement éclaboussés[9] et non sur des substrats secs périodiquement exposés à la pluie ou à de fortes rosées comme le fait le nostoc commun.

Les colonies présentent une consistance molle, gélatineuse, glissante et veloutée au touché.

Certains auteurs ont observé (en Inde, au Cachemire et au Ladakh) des formes en « grosses boules vertes »[11].

Cette espèce est aquatique et uniquement présente en eau douce, à la différence de la plupart des autres nostocs qui sont « terrestres ». Elle est rhéophile, typique des eaux claires et fraîches des ruisseaux et cours d’eau rapides voire torrentueux et se retrouve même parfois sous les cascades.

En termes d’occupation longitudinale de la rivière, selon Dell’Uomo, A., & Torrisi, M. (2009), elle est typique des sections de métarhithron et de l’hyporhithron[12].

Elle a été signalée en Espagne dans des zones temporairement immergées, au sein d’encroûtements formés en bordure de bassins artificiels utilisés saisonnièrement pour l’irrigation dans une région semi-aride[13].

Il a été montré à cette occasion que les réservoirs d’eau construits en polyéthylène basse densité (LDP) (même recouvert de pierres et de sable) sont moins riches en biodiversité que ceux construits en polyéthylène haute densité (HDP) tant pour les microphytes que pour les macrophytes, et en été comme en hiver.

Une analyse génétique de la séquence d'ADNr 16S de la souche (japonaise) KU005 de N. verrucosum a montré une identité de 95 % par rapport à la souche KU002 du Nostoc commun. Ceci laisse penser que, quoique génétiquement proches, ces cyanobactéries sont des espèces bien différenciées[9].

Les colonies de Nostoc commun longtemps ennoyées se délitent dans l’eau alors que les colonies de Nostoc verruqueux y sont parfaitement adaptées, tant que la qualité de l'eau leur convient. Elles peuvent se fixer solidement au substrat, ce qui n'est pas le cas des colonies de nostoc commun, et résister, dans une certaine mesure, au courant ou à des chutes d’eau.

Cette espèce prospère localement dans certains habitats aquatiques tels que le lit des ruisseaux peu profonds, dans les zones de chutes d'eau et le sous-bois humide et alcalins de forêts tropicales.

Comme d'autres espèces Nostoc, cet organisme fixe l'azote et fournit des nutriments importants à certaines plantes, en entrant en symbiose avec elles. Il peut être symbiote d'un champignon et former certains lichens.

Comme tous les autres organismes procaryotes, la cellule est dépourvue de noyau et 70 % à 85 % de son cytoplasme est constitué d'eau.

Les nostocs soumis à l’exondation, et sous forme desséchée (forme de vie dite anhydrobiotique[14]) et — dans une certaine mesure — soumis aux UV solaires sont généralement considérés comme pouvant rester « dormants » durant de longues périodes de temps et périodiquement et rapidement retrouver une activité métabolique quand ils sont réhydratés y compris pour l'espèce commune Nostoc commune dans le cas de spécimens conservés desséchés durant 80 ans en herbier[15].

Selon Shin (1977), Nostoc verrucosum est néanmoins bien plus sensible à la déshydratation que le Nostoc commun[9], mais par contre il semble mieux adapté aux environnements froids. La plupart des cellules d’une colonie résistent facilement à des cycles de congélation/décongélation, ce qui permet à cette espèce de survivre à des conditions extrêmes de froid (on en trouve ainsi en Arctique et Antarctique[16]).

Les colonies naturelles de la cyanobactérie Nostoc verrucosum étudiées par Shin dans les années 1970 présentaient des taux de chlorophylle a, de caroténoïdes, de pigments scytonémine (absorbant les rayons UV solaires), d’acides aminés, de mycosporine et d'acide uronique [un composant des polysaccharides extracellulaires (PES)] comparables à ceux du Nostoc commun[9]. Leurs compositions en sucre diffèrent mais les PES de cette espèce et ceux du Nostoc commun présentent tous deux une faible acidité et une affinité élevée pour les cations divalents.

La « protéine WspA », reconnue comme étant une composante majeure de la matrice extracellulaire formant les colonies de nostoc commun et considérée comme une protéine permettant la résistance au stress hydrique[17] - [18] - [19], a aussi été détectée chez N. verrucosum.
Chez ces deux espèces le processus de dessiccation provoque des niveaux élevés d'accumulation de tréhalose. Les études antérieures considéraient que cette tréhalose permettait l’anhydrobiose chez les nostocs, mais les données de provenant de l’étude du Nostoc verrucosum laissent penser que ni la production d’une matrice extracellulaire ni l'accumulation de tréhalose suffisent à permettre la déshydratation extrême chez N. verrucosum.

En 2000, Sergi Sabater et Isabel Muñoz de l’Université de Barcelone rapportent la colonisation de colonies globulaires (globules de forme légèrement comprimée, disposée parallèlement ou légèrement oblique par rapport au flux du courant de 1,4 mm d'épaisseur, 3,1 mm de long et 2,4 mm de largeur) de cette espèce par une larve de chironome (Cricotopus sp.) dans un torrent de montagne espagnol (Riera Major dans le nord-est du pays, à 90 km au nord de Barcelone)[23]. La découverte date d’octobre 1998. Dans cet environnement la larve n’a été trouvée qu’à l’intérieur de globules de nostoc et jamais sur le substrat[23].

Une association entre un nostoc (N. parmelioides) et ce genre de Chironomidés avait déjà été décrite en Amérique du Nord en zone tempérée et en zone boréale par S.V Gregory en 1983[24] et W.K Dodds & al. en 1995[25]. Les colonies de N. verrucosum présentaient une forme plus globulaires que ceux de Nostoc parmelioides également colonisés par des chironomes (Cricotopus ; Nostococladius), lesquels présentaient un aspect plus « chiffoné » (semblables à des oreilles)[23]. La colonisation ne semble pas présenter de bénéfice particulier pour le nostoc concernant ses préférences en termes de courant/écoulement et d'exposition à la lumière dans l'habitat (ruisseau) où il se développe.