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Les cyanobactéries utilisent l'azote minéral des nitrates, nitrites et sels ammoniacaux. L'azote nitrique est la source d'azote préférée dans la plupart des milieux de culture.
En absence d'azote minéral, certaines cyanobactéries utilisent directement l'azote de l'air (N2), c'est ce que l'on appelle "la fixation de l'azote". |
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L'aptitude à la fixation de N2 se rencontre chez de nombreuses formes de cyanobactéries. Toutes les formes hétérocystées telles que cette Anabaena (ci-contre) fixent l'azote, aussi bien en aérobiose qu'en anaérobiose. Quelques formes non-hétérocystées (homocystées) filamenteuses fixent l'azote en anaérobiose. Des formes unicellulaires (Aphanothece et Gloeothece) peuvent également fixer l'azote en aérobiose. |
Toutefois, la fixation de N2 intervient seulement lorsqu'il y a une déficience en azote minéral. En particulier, la formation des hétérocystes, cellules spécialisées dans la fixation de N2 chez certaines formes de cyanobactéries, est inhibée par des sources d'azote combiné telles que les nitrates ou l'ammonium.
L'enzyme responsable de la fixation de l'azote est la nitrogénase. Cet enzyme est irréversiblement inhibé par l'oxygène et la fixation de l'azote nécessite donc la possession de mécanismes de protection de la nitrogénase contre l'oxygène de l'air et l'oxygène produit par l'activité photosynthétique de la cyanobactérie. |
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Chez les cyanobactéries hétérocystées la formation de cellules spécialisées dans lesquelles le photosystème 2 responsable de la production d'oxygéne est absent, et la possession d'une paroi épaisse permet à la nitrogénase d'être protégée de l'oxygène (figure de gauche). |
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Chez certaines cyanobactéries homocystées les filaments s'aggrégent en faisceaux. Les filaments de la partie extérieure du faisceau ont une activité photosynthétique alors que ceux du centre ne recoivent pas de lumière, et ne produisent donc pas d'oxygène, ce qui permet à leur nitrogénase de fonctionner. |
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Certaines formes unicellulaires telles que cette Aphanothece dans une rizière asiatique (ci-contre) ont une activité photosynthétique dans la journée et fixent l'azote la nuit lorque l'absence d'énergie lumineuse empêche la production d'oxygène par photosynthèse. |
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L'activité fixatrice des cyanobactéries a des implications importantes pour la fertilité des sols cultivés et non cultivés ainsi que celle des écosystèmes aquatiques dulçaquicoles et marins.
En particulier c'est l'activité fixatrice d'azote des cyanobactéries qui a permis de maintenir pendant des siècles la production de riz dans les rizières traditionnelles qui ne reçoivent pas d'engrais azoté minéral.
VOIR: estimation du potentiel fixateur d'azote des cyanobactéries dans les rizières |
| Dans ces rizières en terrasse du nord des Philippines (Banawe) le riz est produit depuis environ 2000 ans sans apport d'engrais minéral. Les cyanobactéries indigènes sont en grande partie responsables du maintien de la fertilité azotée de ces rizières. |
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