Principe de la méthode

La mesure l'azote accumulé par les organismes fixateurs d'azote dans les environnements naturels se heurte au problême de la précision de la méthode de mesure directe de l'azote. Par exemple pour déceler une augmentation significative de la teneur en azote d'un sol due à la fixation de l'azote il faut dans le meilleur des cas attendre pendant au moins un an. C'est pour cette raison qu'a été utilisé une méthode indirecte, appelée mesure de la réduction de l'acétylène.

L'acétylène est un substrat plus compétitif que l'azote pour la nitrogénase. Pour cette raison, lorsqu'on place un organisme fixateur d'azote au contact d'une atmosphère contenant de l'acétylène, l'acétylène est réduit en éthylène et le taux de réduction n'est pas affecté par la présence d'azote si l'acétylène est en quantité saturante pour l'enzyme. Ceci est généralement obtenu pour des teneurs d'acétylène dans l'air de 5 à 15 %. La valeur théorique du rapport acétylène réduit / azote fixé est de 3/1 suivant l'équation:

L'avantage de cette méthode est que la mesure de l'acétylène par chromatographie en phase gazeuse est environ 10000 fois plus précise que celle de l'azote par les méthodes chimiques, ce qui permet d'effectuer des mesures de courtes durées sur de petits échantillons. La méthode souffre cependant d'un certain nombre de limitations (voir ci-après) et tant qu'elle n'a pas été étalonnée dans les conditions d'utilisation, elle doit être considérée comme un indicateur d'activité et non pas comme une mesure exacte de l'azote fixé.

    Réalisation des mesures

Une longue exposition à l'acétylène peut abaisser le niveau du pool d'ammoniaque. Il en résulte une dérépression de la nitrogénase, donc une mesure par excès de l'activité fixatrice du système.
L'éthylène peut être produit dans le sol en absence d'acétylène, à partir de la matière organique, ou par les plantes sénescentes ou endommagées (mesures sur sol).

L'éthylène peut être oxydé par les méthanotrophes (mesures sur sol).

L'acétylène est 50 fois plus soluble que l'azote dans l'eau. Dans les sols submergés, cette différence de solubilité peut entraîner une surestimation de l'activité fixatrice.

Lors de mesures à la lumière, le fait d'incuber les échantillons dans une enceinte close entraîne   rapidement une augmentation importante de la température par effet de serre et une inhibition de l'activité fixatrice.

La nitrogénase ayant également une fonction hydrogénase, le rapport acétylène réduit / azote fixé est souvent supérieur à 3.