# Cycle de l'azote : fixation, nitrification, dénitrification et anammox Écologie & évolution · Master 1 > Transformations microbiennes de l'azote et leurs conséquences pour les eaux, les sols et le climat. ## Introduction L'azote est un constituant essentiel des protéines et des acides nucléiques, mais l'azote atmosphérique N2 est inerte et inaccessible à la plupart des organismes. Le cycle de l'azote est presque entièrement dirigé par des microorganismes, qui transforment l'azote entre ses divers états d'oxydation. Les étapes principales sont la fixation biologique du diazote, l'ammonification, la nitrification aérobie, la dénitrification anaérobie et l'oxydation anaérobie de l'ammonium (anammox). Chaque étape est réalisée par des groupes précis de bactéries et d'archées et dépend de l'oxygène, de la matière organique et du pH. Ces processus ont de fortes implications environnementales : les excès d'azote agricole entraînent des nitrates dans les eaux souterraines et l'eutrophisation des lacs, comme les lacs de Morat, de Sempach et de Baldegg en Suisse, et la dénitrification produit du protoxyde d'azote (N2O), puissant gaz à effet de serre. Les stations d'épuration exploitent ces mêmes voies pour éliminer l'azote. ## Objectifs d'apprentissage - Situer chaque transformation de l'azote et ses acteurs microbiens - Écrire les réactions de la nitrification en deux étapes - Expliquer les conditions favorisant la dénitrification et ses émissions de N2O - Décrire l'anammox et son application en épuration ## Concepts clés - **Fixation biologique de l'azote** : Réduction de N2 en NH3 par la nitrogénase chez des bactéries libres ou symbiotiques comme Rhizobium. - **Nitrification** : Oxydation aérobie de l'ammonium en nitrite puis en nitrate, réalisée par des oxydants d'ammoniac (Nitrosomonas, archées) puis par des oxydants du nitrite (Nitrobacter, Nitrospira). - **Dénitrification** : Réduction anaérobie du nitrate en N2 via NO2−, NO et N2O par des bactéries hétérotrophes utilisant le nitrate comme accepteur d'électrons. - **Anammox** : Oxydation anaérobie de l'ammonium avec le nitrite pour former du N2, réalisée par des Planctomycetes. ## Conclusion Les microorganismes assurent chaque transformation de l'azote. Comprendre ces voies permet de limiter les pertes agricoles, de gérer l'eutrophisation et d'optimiser l'épuration des eaux. ## Cartes ### Quelle enzyme réalise la fixation biologique de l'azote ? La nitrogénase, sensible à l'oxygène, qui réduit N2 en ammoniac. ### Quels organismes fixent l'azote en symbiose avec les légumineuses ? Les rhizobiums, dans des nodosités racinaires. ### Qu'est-ce que l'ammonification ? La minéralisation de l'azote organique en ammonium par des décomposeurs. ### Quelles sont les deux étapes de la nitrification ? NH4+ → NO2− (oxydants d'ammoniac) puis NO2− → NO3− (oxydants du nitrite). ### Dans quelles conditions la dénitrification se produit-elle ? En conditions anoxiques, avec du nitrate, de la matière organique disponible et un pH proche de la neutralité. ### Quel gaz à effet de serre est un intermédiaire de la dénitrification ? Le protoxyde d'azote N2O, dont le potentiel de réchauffement est environ 270 fois celui du CO2 sur 100 ans. ### Qu'est-ce que l'anammox ? L'oxydation anaérobie de l'ammonium par le nitrite en N2, réalisée par des Planctomycetes. ### Pourquoi l'anammox est-il intéressant pour les stations d'épuration ? Il élimine l'azote sans oxygène ni carbone organique, réduisant l'énergie d'aération et les coûts. ### Pourquoi les nitrates posent-ils problème dans les eaux souterraines ? Ils sont mobiles et peuvent dépasser la limite de 25 mg/L visée en Suisse pour les eaux destinées à l'eau potable, d'où des enjeux pour les captages agricoles. ## Glossaire - **Diazote (N2)** : Forme gazeuse inerte de l'azote qui constitue environ 78 % de l'atmosphère. - **Nodosité** : Organe racinaire des légumineuses hébergeant des bactéries fixatrices. - **Ammonification** : Libération d'ammonium lors de la décomposition de matière organique azotée. - **Eutrophisation** : Enrichissement excessif d'un milieu en nutriments conduisant à une prolifération d'algues et à une déplétion en oxygène. - **Accepteur d'électrons** : Molécule réduite à la fin d'une chaîne respiratoire. - **Archée oxydant l'ammoniac (AOA)** : Archée réalisant la première étape de la nitrification, souvent abondante dans les sols pauvres en ammonium. https://ruvy.ch/decks/-P5CTS77lFM2cX31wfGd