L'Elodée de Nuttall (Elodea nuttalii)

Description, classification et répartition géographique : deux espèces semblables
Il existe en Bretagne deux espèces d’Elodées qui ont colonisé l’une après l’autre les milieux aquatiques.

Classification et description

L’Elodée du Canada (Elodea canadensis Michx.) et l’Elodée de Nuttall (Elodea Nuttallii (Planch.) H.St.John) sont deux plantes qui appartiennent à la famille des Hydrocharitacées, tout comme le Grand Lagarosiphon (Lagarosiphon major) et l’Elodée dense (Egeria densa). Ces plantes sont caractérisées par une tige souple qui s’enracine dans le fond des étangs et des cours d’eau et sur laquelle s’insèrent des feuilles par groupe de trois ou plus.
La distinction entre l’Elodée du Canada et l’Elodée de Nuttall est relativement subtile. Le tableau suivant résume les caractéristiques morphologiques des deux espèces .

Critère de reconnaissance	Elodea canadensis	Elodea Nuttallii
Forme de la feuille	Assez rigide, oblongue-linéaire, obtuse au sommet	Peu rigide, arquée, aiguë au sommet
Longueur de la feuille	8 à 13 mm	7,5 à 15 mm
Largeur de la feuille	2 à 5 mm	1,4 à 2,4 mm
Nombre de feuilles par nœud	3	3
Couleur des racines	Verdâtre à blanchâtre	Grisâtre à blanchâtre
Couleur des fleurs	Blanche	Violacée

Source : Muller ⁽¹⁾ et les Agences de l’eau ⁽²⁾

Biologie et écologie ⁽²⁾

Les Elodées du Canada et de Nuttall se développent dans les eaux calmes. Elles occupent préférentiellement les plans d’eau mais peuvent se développer dans les cours d’eau où la vitesse du courant est nulle à faible. Certains auteurs affirment cependant que les Elodées tolèreraient des courants d’une vitesse de 80 cm/s ⁽²⁾.
Elodea canadensis se développe jusqu’à des profondeurs de 1 m alors que Elodea Nuttallii peut s’ancrer dans le substrat jusqu’à environ 3 m.
Elles supportent une luminosité faible ce qui leur permet de coloniser facilement des zones sombres. Ces plantes sont cependant victimes du phénomène d’auto-ombrage. Leur densité est en effet si élevée qu’elles se privent mutuellement de lumière dans certains plans d’eau.
Les Elodées se développent à des températures relativement fraîches mais Elodea Nuttallii tolère des températures plus variables. En outre, leur développement est inhibé quand la température dépasse 25 °C ⁽²⁾.

Les deux espèces se développent dans des eaux relativement riches en nutriments et en minéraux qui leur assurent un développement optimal. Cependant, les trop fortes concentrations en nutriments (phosphore et azote notamment) freinent le développement d’Elodea canadensis.

Reproduction

Les Elodées assurent leur reproduction par un fort développement végétatif. Des fragments de plantes arrachés peuvent engendrer de nouveaux plants après s’être enracinés. Les Elodées sont dotées de bourgeons dormants (hibernacles). Ces organes se forment à partir de feuilles modifiées. Elles s’enrichissent en effet en amidon (substance de réserve chez les plantes) et leur surface s’épaissit. Le bourgeon dormant ainsi formé peut rester sur la plante pendant l’hiver ou se détacher pour s’ancrer dans le substrat. Suivant la rigueur de l’hiver, le bourgeon dormant engendrera une nouvelle plante plus ou moins tardivement au printemps.
La reproduction sexuée est quasiment inexistante chez les Elodées du Canada et de Nuttall.
Sur notre territoire, Elodea canadensis ne présente en effet, que des fleurs femelles. Ainsi, sans pollen pour les féconder, Elodea canadensis ne produit pas de graines et ne peut donc compter que sur la multiplication végétative.
Les populations introduites d’Elodea nuttallii comportent des individus mâles et femelles. La reproduction sexuée est donc possible mais les fleurs femelles sont beaucoup plus nombreuses. C’est donc la multiplication végétative qui prédomine encore chez cette espèce.

Origine géographique, modalité d’introduction et distribution actuelle

Les deux espèces ont été introduites dans les milieux aquatiques français et bretons, à environ un siècle d’intervalle.
Plusieurs hypothèses existent concernant les modalités d’introduction et de propagation des Elodées en France. Il semblerait qu’elles aient été transportées par les mariniers sur les canaux du nord de la France. Le transport des hibernacles par les animaux comme le Rat musqué et les oiseaux n’est également pas exclu ⁽³⁾. En fait, les circonstances exactes de leur introduction ne sont pas vraiment connues.

L’Elodée du Canada fut introduite la première en France en 1845 ⁽¹⁾ et s’est propagée ensuite sur tout le territoire métropolitain au cours des années qui suivirent. Autrefois considérée comme une peste aquatique, elle s’est dorénavant intégrée aux milieux après une période de régression.
L’Elodée de Nuttall a été introduite beaucoup plus tardivement en France où elle fut découverte en 1973 ⁽¹⁾. Elle semble actuellement en pleine expansion sur tout le territoire français bien qu’encore assez peu répandue en Bretagne péninsulaire.

Les deux espèces sont actuellement présentes sur l’ensemble des départements bretons. Le tableau suivant dresse un bilan de leur présence en Bretagne :

Situation	Elodea canadensis	Elodea Nuttallii
Apparition en France	1845	1973
Côtes d’Armor	Assez commune surtout au sud, date de découverte inconnue	Encore très localisée, date de découverte inconnue
Finistère	Peu commune (présent sur vingt communes), découverte en 1992,	Localisée, découverte dans les années 2000, 3 communes concernées
Ille et Vilaine	Assez commune sauf sur le littoral, date de découverte inconnue	Très localisée, découverte en 1995
Morbihan	Peu commune, découverte dans les années 2000	Rare, découverte dans les années 2000

Source : Atlas floristiques de Bretagne , base de données du Conservatoire Botanique National de Brest .

L’invasion et ses effets : des espèces similaires aux comportements différents.

Si les Elodées du Canada et de Nuttall ont des caractères physiques relativement proches, elles diffèrent par certains aspects, notamment par leurs capacités de croissance et d’expansion qui les mettent parfois en compétition.

Capacités de développement

L’Elodée du Canada, la première introduite, est rapidement entrée en phase d’expansion pour coloniser tout le territoire français à la fin du XIX^ème siècle. Considérée à l’époque comme une peste d’eau, la plante a progressivement connu un phénomène de régression. Ses populations se sont effondrées mais n’ont pas pour autant disparu. Elles se sont intégrées aux écosystèmes français au sein desquels elles ont trouvé leur place. Aujourd’hui, Elodea canadensis n’est plus considérée comme une espèce invasive posant des problèmes.
L’Elodée de Nuttall, introduite près d’un siècle plus tard, connaît la phase d’expansion qu’a connue l’Elodée du Canada auparavant et tend même à remplacer cette dernière dans les écosystèmes aquatiques.
L’Elodée de Nuttall, est en effet dotée de capacités d’expansion plus importantes que l’Elodée du Canada. L’Elodée de Nuttall peut utiliser les deux formes de reproduction pour se propager (végétative et sexuée). Par ailleurs, les expériences ont montré que l’Elodée de Nuttall pouvait assimiler davantage de nutriments que l’Elodée du Canada ^(2,8). Lorsque les concentrations de ces nutriments dans les milieux aquatiques augmentent, la croissance de l’Elodée du Canada atteint une limite alors que celle de l’Elodée de Nuttall continue. Cette dernière est en effet beaucoup plus réactive et sait utiliser au mieux la disponibilité des nutriments comme le phosphore, l’azote et le carbone.
Les expériences menées en écologie végétale ⁽⁸⁾ ont montré que les Elodées sont présentes dans les milieux les plus riches en nutriments, c'est-à-dire dans les eaux les plus polluées. Quand la minéralisation augmente encore, c’est Elodea Nuttalli qui se substitue à Elodea canadensis. Il existe donc un phénomène de compétition entre ces deux espèces.
Par contre, les deux espèces d’Elodées sont absentes lorsque la quantité de nutriments est faible. Ce sont d’autres espèces, adaptées aux faibles concentrations de minéraux, qui se développent.
Ainsi, la pollution des eaux par les nitrates et les phosphates issues des activités humaines contribuent fortement à l’invasion des milieux aquatiques par les Elodées.
Nuisances écologiques

Tout comme les autres espèces végétales qui envahissent les milieux aquatiques, les Elodées provoquent des dysfonctionnements des écosystèmes.
En proliférant, elles concurrencent les espèces autochtones qui tendent à disparaître. Elles peuvent alors constituer des peuplements monospécifiques qui restent en général de petite taille en Bretagne.
En recouvrant la surface des plans d’eau, elles empêchent la lumière de pénétrer profondément dans l’eau. La photosynthèse n’est donc plus possible en profondeur et l’oxygène vient à manquer limitant le développement d’autres espèces.
En outre, lors de leur mort, les Elodées génèrent une grande quantité de matière organique que le système doit éliminer. Ce processus, là encore nécessite de l’oxygène pour dégrader cette matière organique. Celui-ci n’étant plus présent, la matière organique s’accumule au fond des plans d’eau et rivières, provoquant leur comblement prématuré.
Les proliférations d’Elodées font obstacle à l’écoulement des eaux et nuisent aux usages qui sont faits des milieux aquatiques (pêche et autres loisirs), mais les problèmes semblent peu importants en Bretagne.
Les Elodées du Canada et de Nuttall sont largement préconisées par les aquariophiles. Ces plantes ont la particularité de produire de l’oxygène dans les aquariums, à condition toutefois de maîtriser leur développement. Ces espèces peuvent également être envahissantes dans les aquariums.
La Bretagne est actuellement peu touchée par l’invasion de ces Elodées. Il importe toutefois de surveiller leur évolution, en particulier celle de l’Elodée de Nutall.

Gestion des Elodées : une gestion localisée

La gestion de ces plantes est peu active dans la mesure où l’Elodée du Canada n’est plus invasive et où l’Elodée de Nuttall n’est pas encore très répandue en Bretagne.
L’Institut de géoarchitecture ⁽³⁾ a cartographié les espèces invasives du territoire géré par Brest métropole océane. L’Elodée de Nuttall a été retrouvée en deux endroits. L’un d’eux se situe dans une mare, ancienne réserve d’eau. L’Elodée de Nuttall y occupe la moitié de la surface (75 m²) et la zone occupée est recouverte quasiment à 100 %. Le risque de propagation au réseau hydrographique y est évoqué et les auteurs préconisent des mesures de gestion sans herbicide, comme un arrachage manuel.
Perspectives et recherche : une plante de laboratoire.

Les Elodées ont longtemps constitué un bon modèle d’étude de la physiologie des plantes aquatiques pour les scientifiques. Leur invasion des milieux aquatiques font également l’objet de recherches actives qui mobilisent les énergies en Bretagne mais aussi dans l’est de la France où un programme spécifique sur les Elodées a été développé dans le cadre de l’appel d’offre national « Invasions biologiques ».
Les Elodées font l’objet d’études variées aussi bien en physiologie, toxicologie que dans le domaine des invasions biologiques. Dans ce dernier plusieurs champs de recherche sont abordés dont quelques uns sont présentés :
Ecologie

En Bretagne, Agrocampus a très récemment publié une étude sur l’écologie des espèces invasives sur la Vallée du Don ⁽⁹⁾. Ciblé sur la gestion de l’Elodée dense, ce rapport présente des cartes de répartition de l’Elodée de Nutall sur la zone concernée et étudie les relations entre les espèces allochtones et autochtones qui vivent sur le Don. L’Elodée de Nuttall y serait en voie de régression à cause de la dynamique de colonisation de l’Elodée dense.
Les auteurs comparent la constitution chimique des Elodées de Nuttall, de l’Elodée dense et de la Jussie.
Dans l’est de la France, des essais d’arrachage d’Elodée de Nuttall ont été menés ⁽¹⁰⁾. Au bout d’un an, le peuplement de cette plante avait presque disparu. Cependant, cette gestion, menée sur une trop courte période n’a pas permis un retour des espèces autochtones.
Une autre étude d’ingénierie écologique réalisée sur le Rhône ⁽¹¹⁾ montre que des travaux de restauration de berges stimulent le remplacement de l’Elodée du Canada par l’Elodée de Nuttall. Le même auteur a continué l’année suivante ses travaux sur ce sujet ⁽¹²⁾ en s’intéressant aux caractéristiques biologiques de ces deux espèces.
L’auteur insiste sur le fait qu’il est nécessaire de poursuivre les études qui permettraient d’élucider les mécanismes de remplacement entre ces deux espèces.
Des chercheurs ont mesuré la chute de la photosynthèse après une coupe du sommet des tiges des Elodées ⁽¹³⁾. La production et la biomasse des Elodées ont baissé significativement et les plantes ont mis 10 jours pour récupérer leur performance photosynthétique. Cette étude de laboratoire laisse imaginer les facultés de récupération des Elodées lorsqu’un arrachage est tenté en milieu naturel.
Ces simulations d’arrachage en milieux contrôlés semblent en effet concorder avec la réalité du terrain en matière d’espèces végétales invasives. Sans une pression constante sur leur développement, celles-ci se régénèrent très rapidement jusqu’à atteindre des densités très élevées, équivalentes à celles qu’elles avaient avant les mesures de gestion.

Contrôle biologique

Un laboratoire de l’université de Lyon ⁽¹⁴⁾ a travaillé sur la lutte biologique contre les Elodées. Il a mis en évidence que les Elodées de Nuttall, si elles se développent plus rapidement que les Elodées du Canada sont plus sensibles à l’attaque de l’escargot Lymnea stagnalis.
L’effet de ce mollusque sur l’Elodée du Canada a également été étudié en condition de laboratoire ⁽¹⁵⁾. Cependant, l’escargot n’a pas d’effet notoire sur le développement de la plante. La méthode ne semble donc pas applicable à la gestion des milieux naturels.
D’autres chercheurs ont travaillé sur ce sujet en testant l’effet d’une autre espèce d’escargot, proche de la précédente ⁽¹⁶⁾. Ces expériences n’ont pas abouti à des résultats probants puisque la présence de l’escargot n’a pas eu d’effet sur le développement de l’Elodée du Canada.
Comme pour d’autres espèces invasives, le contrôle biologique ne semble pas totalement efficace. Celui-ci peut même s’avérer néfaste aux milieux naturels du fait de paramètres non maîtrisés qui peuvent annihiler les effets de ce type de gestion, voire amplifier l’invasion.

Contrôle de la pollution

L’Elodée du Canada a un taux d’accumulation des métaux lourds très élevé. Un laboratoire polonais ⁽¹⁷⁾ a calculé ses taux et a conclu que ces plantes ont la faculté d’absorber une grande partie du cuivre ,du plomb, du chrome, du zinc… issus du pollutions liées aux activités humaines. Les auteurs de l’étude ont ensuite suggéré que les Elodées pourraient être utilisées pour réduire la pollution des milieux aquatiques.
L’équipe de phytoécologie de l’université de Metz ⁽⁸⁾ évoque également la capacité d’absorption des pollutions par ces plantes, en particulier le captage des nitrates et de l‘ammoniac. L’intérêt de ces plantes dans le traitement des eaux polluées reste néanmoins limité dans la mesure où leur utilisation favoriserait leur expansion.

Rédigé par Fabrice Pelloté en collaboration avec Jacques Haury (Agrocampus-Inra) et Sylvie Magnanon (CBNB).

Références citées
Ouvrages et publications
1. Müller S. 2004. Plantes invasives en France. 168p. Publications scientifiques du Muséum. Nancy
2. Pelt J.M., Müller S., Dutartre A., Barbe J., GIS Macrophytes des eaux continentales, and Coord.Prygiel J. 1997. Biologie et écologie des espèces végétales proliférant en France. Synthèse bibliographique. Les études de l'Agence de l'eau. Vol. 68 199p.
3. Institut de géoarchitecture. 2007. Plantes invasives, compte-rendu de l'étude. 55p. Brest métropole océane. Brest
4. Diard L. 2005. La flore d'Ille et Vilaine. 670p. Siloë. Laval
5. Philippon D. 2006. La flore des Côtes d'Armor. 566p. Siloë. Laval
6. Conservatoire botanique national de Brest. 2000. Base Calluna: base de données sur la flore vasculaire de Bretagne, de Basse Normandie et des Pays de la Loire. Conservatoire botanique national de Brest. Brest
7. Magnanon S., Haury J., Diard L., and Pelloté F. 2007. Liste des plantes introduites envahissantes (plantes invasives) de Bretagne. 24p. Conseil scientifique régional du patrimoine naturel de Bretagne. Brest
8. Thiebaut, G., Rolland, T., Robach, F., Tremolieres, M., and Muller, S. 1997. Some consequences of the introduction of two macrophyte species, Elodea canadensis Michaux and Elodea nuttallii St. John, in continental aquatic ecosystems: example of the Alsace plain and the northern Vosges (North-East France). Bulletin Francais de la Peche et de la Pisciculture. (No. 344/345) -
9. Rakotondrasoa H. 20-7-2007. Contribution à la gestion des complexes de macrophytes envahissants : Egeria densa (Egérie dense), Ludwigia grandiflora ssp. hexapetala (Jussie) et autres espèces dans la Basse Vallée du Don (44). Etude in situ et expérimentation en milieu contrôlé. 94p. Agrocampus de Rennes; Syndicat du bassin du Don. Rennes
10. Nino, F., Thiebaut, G., and Muller, S. 2005. Response of Elodea nuttallii (Planch.) H. St. John to manual harvesting in the north-east of France. Hydrobiologia. Vol. 551 p.147-157.
11. Barrat-Segretain, M. 2001. Invasive species in the Rhone River floodplain (France): replacement of Elodea canadensis Michaux by E. nuttallii St. John in two former river channels. Archiv fur Hydrobiologie. Vol. 152 (2) - p.237-251.
12. Barrat-Segretain, M., Elger, A., Sagnes, P., and Puijalon, S. 2002. Comparison of three life history traits of invasive Elodea canadensis Michx. and Elodea nuttallii (Planch.) H. St. John. Aquatic Botany. Vol. 74 (4) - p.299-313.
13. Ni, Leyi. 1999. Effects of apex cutting on growth of Elodea canadensis St. John. Acta Hydrobiologica Sinica. Vol. 23 (4) - p.293-303.
14. Barrat-Segretain, Marie Helene and Lemoine, Damien G. 2007. Can snail herbivory influence the outcome of competition between Elodea species? Aquatic Botany. Vol. 86 (2) - p.157-162.
15. Pieczynska, E. 2003. Effect of damage by the snail Lymnaea (Lymnaea) stagnalis (L.) on the growth of Elodea canadensis Michx. Aquatic Botany. Vol. 75 (2) - p.137-145.
16. Pinowska, A. 2002. Effects of snail grazing and nutrient release on growth of the macrophytes Ceratophyllum demersum and Elodea canadensis and the filamentous green alga Cladophora sp. Hydrobiologia. Vol. 479 p.83-94.
17. Samecka-Cymerman, A. and Kempers, A. 2003. Biomonitoring of Water Pollution with Elodea Canadensis. A Case Study of Three Small Polish Rivers with Different Levels of Pollution. Water, Air, & Soil Pollution. Vol. 145 (1) - p.139-153.
Pour en savoir plus

Site de l’université de Jussieu : structure microscopique d’Elodée du Canada

Le site des Données d’observations pour la reconnaissance et l’identification de la faune et de la flore subaquatiques (DORIS) de la Commission Nationale Environnement et Biologie Subaquatiques (CNEBS)