Les bonnes bactéries de nos étangs.

Qui sont-elles ?

Les bactéries sont présentes partout : dans l’eau, dans l’air, sur et dans les organismes vivants.  Certaines sont pathogènes et leur développement entraîne la maladie voire la mort de l’organisme infecté. 

D’autres, et elles sont nombreuses, sont essentielles au maintient de l’équilibre de l’écosystème que représente notre étang.

 Parmi ces « bonnes » bactéries, deux grandes variétés nous intéressent particulièrement :

Les premières sont bien connues des visiteurs de ce site.  Il s’agit des bactéries nitrifiantes (nitrosomonas et nitrobacter) tellement indispensables à l’épuration de l’ammoniac ou des nitrites toxiques pour les poissons.  Elles sont fixées sur les substrats bien oxygénés que constituent le filtre ou le lagunage.  Elles sont très fragiles. Elles ne peuvent survivre et se développer que dans les conditions strictes (que nous essayons de respecter dans nos bassins) et de ce fait ne sont pas conservables artificiellement pour de longues périodes

Elles n’ont besoin d’aucune source de nutriment organique pour se développer.  Elles puisent le carbone ambiant à partir duquel elles sont capables de synthétiser toutes les molécules nécessaires à leurs besoins (on les dit autotrophes).  L’énergie indispensable à ces synthèses elles le trouvent dans des réactions d’oxydations : Nitrosomonas va utiliser (oxyder) l’ammoniac (ion ammonium : NH₃ <-> NH₄⁺), le transformer en nitrites (NO₂) en utilisant l’énergie ainsi dégagée pour ses petits besoins personnels (voir étape 2 du cycle de l’azote).  Ces nitrites une fois présentes vont contenter nitrobacter qui pourra alors procéder à une autre oxydation (étape 3) transformant les nitrites en nitrates (NO₃) mieux supportées par les poissons.  L’activité de nos filtre est donc grande consommatrice d’oxygène.

Ces bactéries ne sont donc pas seulement bénéfiques : elles sont essentielles à l’élimination de l’ammoniac (et successivement des nitrites) fatal aux poissons.  Mais cet ammoniac, d’ou vient-il ?

Il est produit à partir de la matière organique présente dans l’étang.  Les déchets de la digestion des poissons, les feuilles mortes, les aliments non ingérés, … vont rapidement s’accumuler dans le vase (presque) clos que représente un bassin. 

Ces déchets vont heureusement être dégradés aboutissant à la production de boues.  Les grosses molécules de ces déchets vont, plus ou moins rapidement, être « digérés » et transformées en molécules de plus en plus simples (minéralisation de la vase).  Ceci est réalisé grâce à des bactéries (non nitrifiantes), des moisissures, des larves d’insecte, des crustacés,… présents dans le milieu.

C’est donc bien à des organismes naturels que nous devons la majeure partie de l’entretien de nos bassins.  Comme ces organismes éliminent les détritus en s’en nourrissant, nous les appellerons les « détritivores ». 

Parmi ces nombreux déchets organiques, il se trouve notamment des protéines (elles constituent par exemple 30 à 40 % d’un aliment classique).  Les protéines contiennent en moyenne 6,25% d’azote (N).  Au cours du processus de dégradation, le N va se retrouver transformé en … ammoniac (NH₄), source d’énergie des bactéries nitrifiantes (voir étape 1 du cycle : ammonification).

Voilà comment les déchets du poisson forment l’ammoniac ce qui le tuerait si nos filtres n’étaient pas efficaces.

Nous l’aurons compris, les performances de ces détritivores sont essentielles si on veut maintenir un étang propre.  Ce sont eux qui détermineront la fréquence de nettoyage des filtres, la vitesse d’élimination des vaes, ou encore la quantité d’algues (eau verte ou algues filamenteuses qui dépend intimement de la quantité de matière organique présente).

En d’autres mots, les détritivores sont responsables du bon équilibre de l’étang, or, nous avons vu que certains de ces détritivores sont des bactéries : elles sont essentielles.  Contrairement aux nitrifiantes, ces bactéries sont hétérotrophes : elles ont besoin d’une source externe de nutriment (les déchets) qu’elles dégraderont pour leur subsistance. 

Elles ne sont pas fixées sur un support (on les retrouve dans l’eau, la vase, …, partout ou il y a des déchets pour les nourrir). 

Comparaison entre

Bactéries nitrifiantes	Bactérie Détrivores
Autotrophes	Héterotrophes
Fixées sur un support (dans le filtre)	Libre (présent partout)
Non concervable	Se conservent et peuvent sporuler
Agissant sur les étapes 2 et 3	Agissent sur l’étape (et parfois 5 )

Leur intérêt réside dans l’activité cellulosique, amyolytique, protéolytique et/ou lipidique.  C’est à dire qu’elles découpent les celluloses, les amidons, les protéines et les graisses.  Ce ne sont que des exemples, on peut dire qu’elles dégradent à peu près tous les déchets végétaux et animaux.  Elles agissent donc en amont de la nitrification, préparant le travail des bactéries de nos filtres.  Les déchets c’est leur nourriture, leurs déchets, ce sont les molécules simples comme l’ammoniac, nourriture des bactéries nitrifiantes, …

Suivant la souche bactérienne, les performances seront très variables sur l’un ou l’autre type de déchet.  De plus des bactéries peu ou pas efficaces auront tendance à coloniser le milieu, entrant en compétition avec les souches plus performantes et diminuant ainsi la qualité de l’épuration.

Heureusement, ces bacctéries sont  parfois conservables.  Il est possible de sélectionner certaines souches d’intérêt, de les multiplier et de les incorporer dans des préparations stables.  Ainsi il existe depuis un certain temps de nombreuses préparations commerciales qui contiennent des souches sélectionnées pour leur efficacité spécifiques sur nos étang.  Il en est aussi de même pour les fosses septiques mais vous l’aurez maintenant compris, les souches sélectionnées ne sont pas les mêmes, chaque produit étant adapté à une situation spécifique.

[cette dernière remarque est faite en réaction aux quelques personnes qui conseillent d’utiliser des bactéries de fosses septiques pour les étangs : il y aura un effet, c’est indéniable, mais absolument rien de comparable avec un produit de qualité pour étang.  Faites l’essai : de nombreuses personnes qui utilisent Bactogen ont remarqué avec plaisir qu’ils n’avaient des algues filamenteuses qu’en hiver (quand il fait trop froid pour une activité bactérienne suffisante).  Le fond de leur étang est impeccable et le nettoyage des filtre devient vite inutile.  D’autres utilisent une préparation que je sais pourtant être très efficace pour les fosses septiques.  Dans leur étang, les algues filamenteuses sont présentes toute l’année, la vase reste abondante et les filtres doivent être nettoyés régulièrement.  Les poussées de nitrites ou d’ammoniac ne sont pas rares  L’année suivante, changez de produit, la situation s’inversera (dans un sens ou dans l’autre) ainsi que nous l’avons testé.]

Caractéristiques des bactéries détritivores vendues dans le commerce

– Il y a de nombreuses souches qui ont chacune une activité et donc un effet différent.  Certaines agiront sur la dégradation de molécules, d’autres termineront ce travail ou interviendront par des biais différents.  Le but recherché étant toujours une dégradation et la production de molécules simples.  Notre intérêt est donc d’avoir la plus grande variété de souches (à condition qu’elles soient de qualité) afin d’intervenir sur le maximum de réactions possibles  (les produits du commerce ont en général 2 à 4 souches différentes de bactéries ou de moisissures).

 – Elles sont fragiles et ne se multiplieront que si elles sont dans des conditions optimales à leur développement, à commencer par une température suffisante et un taux d’oxygène élevé (attention, elles en consomment beaucoup et peuvent appauvrir l’eau). 

– Elles sont libres (non fixées) et donc sensibles à la stérilisation UV (ce qui n’est pas le cas des bactéries nitrifiantes qui sont fixées sur un support et ne sont donc normalement pas envoyées dans l’UV). Il faudra donc veiller, lors de « l’ensemencement » en bactéries à éteindre la lampe UV pour quelques jours, le temps de laisser les bactéries s’installer et se multiplier.

 – Certaines formes développent, dans des conditions particulières, un état de dormance  appelé la sporulation.  Les bactéries sporulées sont inactives et protégées par une sorte de coque qui les rend très résistantes à la conservation. C’est un avantage énorme pour la conservation (les bactéries non sporulées sont aussi efficaces mais se conservent moins bien).

– Elles sont non pathogènes et donc ne peuvent pas transmettre de maladies aux poissons ou au manipulateur.

–  Elles entrent en compétition avec la flore naturelle du bassin qui finira par reprendre le dessus.  Il faut donc réensemencer régulièrement

 – Certaines souches ont une activité de dénitrification, c’est à dire  qu’elles interviennent dans l’étape 5 (transformation, en absence d’oxygène, des nitrates (NO₃) en azote gazeux (N₂) qui peut s’échapper dans l’atmosphère) .  Ces souches sont rares et à ma connaissance ne se retrouvent que dans un ou deux produits du commerce.  Leur effet sur l’élimination des nitrates est surtout important pour les aquariums vu que dans nos bassins l’accumulation de nitrates est rare.  Cette particularité est toutefois intéressante dans le cas des étangs car toutes les réactions décrites dans le schéma ci-dessus résultent d’un équilibre, ce qui implique que :

• dans certaines conditions, les réactions peuvent se produire dans l’autre sens (NO₃ -> NO₂àNH₄).  Grâce à ces bactéries dénitrifiantes, le NO₃ est transformé en azote gazeux qui s’échappe dans l’atmosphère (Etape 5).  La réaction inverse devient donc moins probable par faute de nitrates (NO₃)

– La réaction se déroulera plus facilement si la substance produite en fin de réaction est éliminée (déplacement de l’équilibre).  Donc, le fait d’éliminer les nitrates, va favoriser l’efficacité de toutes les réactions de nitrification en déplaçant l’équilibre vers la formation de nitrates (ce qui est le but recherché).

Enfin, comme on l’a vu plus tôt, elles sont fragiles et leur développement (ainsi que leur activité) dépend intimement des conditions dans lesquelles elles sont placées.  Il y a donc lieu de vérifier et corriger régulièrement le taux d’oxygène mais aussi le pH, la dureté, … 

Une bonne formulation contiendra donc une forte concentration de bactéries, des souches performantes, une grande variété de souches, et elles seront 100% sporulées pour garantir une conservation optimale.  On recherche des germes se développant à grande vitesse et qui ont de faibles exigences par rapport au milieu, qui peuvent survivre en l’absence d’oxygène (vases, …) et qui ont une activité de dénitrification.  Ci dessous, à titre d’exemple, la plage d’activité du Bactogen .

	Minimum	Maximum
Température (°C)	5*	45
PH	4,5	9
Oxygène (%)	50 (fonctionnent en anaérobiose)	100 et + **

* : même si les bactéries se développent déjà à 5°C, il est inutile de les utiliser en dessous de 10-12°C, leur activité est faible et sans intérêt à des températures plus basses.

** : Plus il y a d’oxygène, plus les bactéries sont efficaces, des sur-saturations en O₂ (supérieur à 100%) sont toutefois rarement atteintes dans nos bassins et sont néfastes pour les poissons.

Dans le commerce :

Au niveau de la concentration, elle varie de 3,1 millions à 100 millions de germes par gramme de produit analysé (UFC =Unités Formant Colonies).

Le pourcentage de germes sous forme sporulée varie de 35 à 100%, le nombre de souches (bactéries ou moisissures) varie de 2 à 5.  L’activité de dénitrification est rare.

Un rapide calcul à partir des notices d’emploi nous apprend que l’on met environ 1500 à 4000 millions de germes par mère cube pour avoir un effet, et ce, généralement toutes les semaines …

Fonctionnement :

Nous avons compris comment les bactéries détritivores agissaient indirectement sur la filtration et les nitrites en prédigérant la matière organique pour les nitrifiantes.  De cette façon, le cycle est « boosté », les pics de nitrites et d’ammoniac sont plus courts, moins intenses, parfois même inexistants.  En cas de présence de nitrites, un bon produit les fera disparaître en quelques heures ou quelques jours suivant la situation (généralement de 1 à 6 jours).

Il nous reste à comprendre comment elles aident à l’élimination des eaux vertes.

Il y a deux effets possibles : l’action des bactéries ou l’action des produits « diluants » ajoutés à la préparation.

• 1° Effet des bactéries :
  Nous avons vu que pour se développer, les algues avaient besoin de matières organiques, de nitrates, de phosphates, … Or, les bactéries utilisent, stockent transforment ou éliminent ces substances les rendant moins disponibles pour les algues.
  
  Les bactéries entrent donc en compétition avec les algues vertes dont elles utilisent une partie des micro nutriments nécessaires à ces dernières.  Ceux-ci devenant plus rares, les algues ne peuvent plus se développer et finissent par disparaître. 
•  2° Effet de substances ajoutées : La majorité des formulations contient, en plus des bactéries, des substances chimiques ayant une activité directe sur les algues.  On retrouve des floculants, des tensioactifs et parfois (un seul des produits analysés) des anti-algues, plus dangereux, et à proscrire (sels de cuivre de zinc ou de nickel par exemple).  Ce type de substance n’apparaît bien sûr pas sur la notice du produit.
  
  On appelle floculant une substance ayant la particularité d’agréger les substances en suspension dans l’eau (petits déchets, algues, …).  Les tensioactifs, eux, agissent plutôt comme des savons et sont moins utilisés.
  
  Ces substances vont donc aider à clarifier une eau trouble en précipitant les poussières et algues vers le fond, là où elles seront attaquées par les « détritivores ».
• On appelle floculant une substance ayant la particularité d’agréger les substances en suspension dans l’eau (petits déchets, algues, …).  Les tensioactifs, eux, agissent plutôt comme des savons et sont moins utilisés.
• Ces substances vont donc aider à clarifier une eau trouble en précipitant les poussières et algues vers le fond, là où elles seront attaquées par les « détritivores ».
• L’effet des floculants est bref.  On les ajoute, ils agglomèrent, coulent puis c’est fini.  A court terme leur effet est beaucoup plus spectaculaire que celui des bactéries seules puisqu’on peut voir un effet en quelques heures alors que les bactéries agiront plus lentement mais à plus long terme.   L’association des deux est donc intéressante puisque synergique.  Il faut toutefois respecter quelques principes car il existe deux types de floculants :
  • Les naturels comme les squelettes d’algues marines ou les coccolites.  Suivant ce qui est utilisé, les atouts, s’il y en a, sont variables : effets bénéfiques sur la stabilisation du pH et du KH, apport d’oligo-éléments, élimination des vases par minéralisation de la matière organique (synergie avec les bactéries)
  • Les chimiques (sels d’aluminium) sont plus efficaces sur la floculation (et donc plus fréquents dans les préparations), mais néfastes aux poissons car ils peuvent parfois agglomérer le mucus des poissons ou obturer leurs branchies.  On ne remarquera rien vu que les poissons ne tomberont pas forcément malades, mais, ils seront fragilisés. 
• Certains produits n’ont pas (ou très peu) de floculants, ils tablent donc sur l’efficacité des bactéries seules … et ça marche aussi.
• On vérifie les paramètres physico-chimiques de l’eau et on corrige si besoin.
•  On traite à partir de 10°C (en dessous, ce n’est pas inutile mais moins efficace).
• On éteint la lampe UV avant l’ajout des bactéries et on ne le rallume que 2-3 jours après.
• On ajoute les bactéries sur toute la surface de l’étang et pas uniquement dans le filtre (sinon les floculants n’auront aucun effet).
• Au début on traite plusieurs jours d’affilée puis on en remet régulièrement (fréquence variable selon les produits, souvent 1 à 4 fois/mois) pour l’entretien de la flore (les bactéries naturelles ont tendance à reprendre le dessus et réduire la quantité de germes intéressants).
•     Pour une activité accrue on peut faire se « réveiller » les bactéries dans un seau ou une bassine (propre, en plastique alimentaire) contenant de l’eau d’étang et fortement aérée par une pompe d’aquarium.  On les laisse 6 à 24 heures (pas plus) en fonction de la température.  On verse ensuite la « soupe » dans l’étang en veillant à ce qu’il n’y ait pas de variation de température entre la bassine et l’étang.
• On ajoute des substances augmentant le taux d’oxygène et le potentiel redox.
• Si ça ne marche pas, on peut augmenter plusieurs fois la dose ou la fréquence (c’est la seule classe de produits pour laquelle ceci est valable, pour tous les autres c’est dangereux !!).  Il subsiste peut-être aussi un problème environnemental (étang trop chargé, mauvaise eau, aération insuffisante, …).

Danger potentiel

A priori, aucun.  Il s’agit de produits naturels (excepté pour certaines marques (anti-algues ou floculants chimiques)).  Des accidents peuvent toutefois se produire suite à l’activité des bactéries : une destruction massive des algues ou détritus entraîne une forte demande en oxygène.  Si le bassin est mal oxygéné, les poissons risquent de mourir d’anoxie.  Il faut donc être prudent au début et aérer au maximum.  Il existe des produits qui augmentent le taux d’oxygène qui sont recommandés dans le cas de l’utilisation des bactéries (au début en tout cas) dont ils améliorent fortement l’implantation et l’effet.

Caractéristiques des bactéries nitrifiantes vendues dans le commerce.

L’intérêt de la conservation de ce type de bactéries est énorme; en effet les applications seraient nombreuses pour les stations d’épuration, les piscicultures et tous types d’entreprise qui rejette des déchets organiques.  Il existe de très nombreux laboratoires qui planchent sur ce sujet.  Tous possèdent les souches classiques ou des souches d’intérêt mais jusqu’ici, aucun n’a trouvé le moyen de maintenir nitrosomonas, nitrobacter ou quelque souche nitrifiante en vie pendant plus d’un mois sans intervention extérieure.

•    Des sommes énormes sont investies afin de résoudre le problème de la remise en route des stations d’épuration d’eau des abattoirs après le week-end.  Les abattoirs rejettent des eaux extrêmement polluées en matières protéiques (et donc en azote (N).  Mais leurs filtres bactériologiques ne peuvent fonctionner correctement car les bactéries ne sont pas alimentées de manière régulière (pas d’apport le week-end par exemple).  Le même phénomène se produit dans les étangs si un arrêt de la circulation d’eau se prolonge trop longtemps (panne, entretien…). 
  
  Après de nombreuses recherches, on a mis au point une souche que l’on peut maintenir … un mois dans un frigo à 4°C.  Impossible de la conserver d’une autre manière et donc impossible à commercialiser sous les formes que nous connaissons.
•    Le 2^ème exemple nous est donné par des chercheurs.  Un projet a été mis en place afin de résoudre certains problèmes rencontrés en aquaculture.  Une bactérie ayant une activité de nitrification a pu être conservée dans des conditions normales et aurait pu convenir pour initier ou améliorer la filtration bactériologique.  Seulement, le projet a été abandonné et aucun test sur son efficacité ou sa toxicité n’a été réalisé.
•   Nombreux produits en aquarium ou étangs annoncent qu’ils possèdent des bactéries nitrifiantes.  Mais des tests comparatifs réalisés avec plus de 10 produits et répétés 3 fois montrent que si on les ajoute à une un bac avec un taux d’ammoniac (ou de nitrites) élevé et assez stable, soit il n’y a pas d’effet, soit la concentration va diminuer mais toujours après une augmentation sensible du taux de départ; exactement comme c’est le cas avec les bactéries hétérotrophes (les résultats fournis par les fabricants de bactéries dites nitrifiantes sont identiques …). 
  
  Les analyses faites sur ces produits par 3 laboratoires (2 universitaires, 1 privé) confirment bien la présence de détritivores qui se développent.  Suivant les préparations, on peut, ou pas, trouver des marqueurs de nitrosomonas mais jamais une seule bactérie n’a pu se développer ou exercer une activité nitrifiante dans tous les produits (conservation impossible).

Bref aujourd’hui, difficile de trouver des bactéries nitrifiantes dans le commerce. Il existe pourtant l’une ou l’autre préparation qui contient ces fameuses nitrifiantes.  Elles sont très rarement commercialisée sous forme de souches vivantes, préparées sur commande et qui doivent être utilisées conservées à 4°C et utilisées dans les 2 à 3 semaines.

Dernière possibilité : il est possible de réaliser facilement sa propre culture en installant un petit aquarium ou un bassin muni d’une bonne filtration.  Ce bac sera rempli de perlon ou autre support bactérien.  On y une certaine concentration en substrat nutritif (ammoniac, sucre, …).  La nitrification va se mettre en route et on pourra prélever en permanence prélever un peu de substrat pour l’ajouter au filtre à démarrer.  Si les bactéries survivent (pas de choc thermique, …), le filtre sera pleinement fonctionnel en quelque heures.

Bruno Jacobs sur base d’un article de la revue Jardins et décors aquatiques N°16

Petit rappel sur le cycle de l’azote tel qu’il se déroule dans nos bassins. 

Le cycle de l’azote :

La première étape consiste en la dégradation des grosses molécules résultant, notamment, en la production d’ammoniac moléculaire.  Les étapes 2 et 3 sont réalisées par les fameuses bactéries nitrifiantes et aboutissent à l’oxydation de l’ammoniac en nitrites (nitrosation) puis en nitrates (nitratation). Ces bactéries doivent être fixées sur un support (d’où l’intérêt des substrats que l’on retrouve dans les filtres et lagunages).

Enfin, ces nitrates vont servir d’engrais aux végétaux (étape 4, le cycle est bouclé) ou être transformées en azote (étape 5) par des bactéries anaérobies (c’est à dire qui fonctionnent en l’absence d’oxygène).