Cycle microbien de l'azote : fixation, nitrification, dénitrification

Microbiologie & immunologie · Master 1

Transformations microbiennes de l'azote dans les sols et les eaux, et enjeux associés.

Introduction

L'azote est un élément essentiel, mais l'azote atmosphérique (N2) n'est accessible qu'aux procaryotes fixateurs possédant la nitrogénase (Rhizobium, Azotobacter, cyanobactéries). Les microorganismes assurent ensuite l'ammonification, la nitrification (NH4+ vers NO2- puis NO3-, par Nitrosomonas et Nitrobacter, ou archées oxydant l'ammoniac), la dénitrification (NO3- vers N2) et l'anammox.

Ces processus conditionnent la fertilité des sols et la qualité des eaux. En Suisse, l'excès de nitrates d'origine agricole peut contaminer les eaux souterraines, et l'azote contribue à l'eutrophisation des lacs et à des émissions de N2O, gaz à effet de serre.

Ce deck décrit chaque étape, les organismes et les conditions (oxygène, pH).

Objectifs d'apprentissage

Décrire les étapes du cycle de l'azote
Identifier les organismes responsables
Relier oxygène et type de processus
Évaluer les impacts environnementaux

Concepts clés

Fixation biologique: Réduction de N2 en NH3 par la nitrogénase, enzyme inhibée par l'oxygène.
Nitrification: Oxydation aérobie de l'ammonium en nitrite puis nitrate.
Dénitrification: Réduction anaérobie du nitrate en N2 via NO, N2O.
Anammox: Oxydation anaérobie de l'ammonium avec le nitrite pour produire N2.

Conclusion

Le cycle de l'azote est entièrement dépendant des communautés microbiennes. Le comprendre aide à gérer sols, eaux et émissions.

Les stratégies de fertilisation raisonnée en tirent parti.

Cartes

Quelle enzyme fixe N2 ?: La nitrogénase.
Pourquoi les nodosités protègent-elles la nitrogénase ?: La leghémoglobine tamponne l'oxygène.
Qui oxyde l'ammoniac en nitrite ?: Nitrosomonas et archées oxydant l'ammoniac.
Qui oxyde le nitrite en nitrate ?: Nitrobacter, Nitrospira.
Condition de la dénitrification ?: Anoxie et présence de matière organique.
Quel gaz à effet de serre est produit par dénitrification incomplète ?: Le protoxyde d'azote N2O.
Qu'est-ce que l'anammox ?: Processus anaérobie de Planctomycetes transformant NH4+ et NO2- en N2.
Impact des nitrates dans l'eau potable ?: Risque de méthémoglobinémie; limite en Suisse de 25 mg/L dans l'eau souterraine.
Qu'est-ce que l'eutrophisation ?: Enrichissement en nutriments provoquant des proliférations d'algues et un déficit en oxygène.

Glossaire

Rhizobium: Bactérie symbiotique des légumineuses.
Ammonification: Libération d'ammonium par minéralisation de la matière organique.
Nitrate: Forme oxydée de l'azote, soluble et mobile.
Leghémoglobine: Protéine du nodule liant l'oxygène.
Anoxie: Absence d'oxygène.
Eutrophisation: Excès de nutriments dans les eaux.