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Qui est le héros de l'oxydation de l'ammoniac ? Apprenez-en davantage sur le monde étonnant des bactéries oxydant l'ammoniac !
Dans la nature, le cycle de l’azote est essentiel à la santé des écosystèmes. Parmi elles, les bactéries oxydant l’ammoniac jouent un rôle très particulier et important. Ces minuscules organismes peuvent convertir l’ammoniac en nitrates et fournir des nutriments essentiels au sol. Cet article explorera la position clé des bactéries oxydant l'ammoniac (AOB) et de leur groupe frère les archées oxydant l'ammoniac (AOA) dans le cycle de l'azote et comment elles façonnent ce processus écologique délicat mais important.
La première étape du cycle de l'azote : l'oxydation de l'ammoniac
Le processus d'oxydation de l'ammoniac commence par l'oxydation de l'ammoniac (NH3) ou du radical ammonium (NH4+) pour former du nitrite (NO < sub>2-). Ce processus est souvent appelé oxydation de l’ammoniac et le succès de cette étape est à la base du cycle de l’azote.
Ces minuscules organismes convertissent l'ammoniac en nitrates, fournissant ainsi des nutriments essentiels au sol.
Les bactéries oxydant l'ammoniac (AOB) et les archées oxydant l'ammoniac (AOA) sont les principaux organismes qui effectuent ce processus, montrant leur diversité et leur adaptabilité dans différents environnements. L'AOB appartient généralement aux bactéries à Gram négatif et peut survivre largement dans le sol, les systèmes d'eau, les stations d'épuration et autres endroits. Par exemple, des genres tels que Nitrosomonas et Nitrococcus sont des bactéries oxydant l’ammoniac fréquemment étudiées et peuvent être trouvées dans de nombreux environnements.
Bactéries oxydant l'ammoniac (AOB)
Les bactéries oxydant l'ammoniac sont connues pour leur capacité à convertir l'ammoniac en hydroxylamine. L’une des enzymes clés, les ammoniac monooxygénases (AMO), est essentielle à l’oxydation de l’ammoniac en hydroxylamine. Ce processus est très sensible aux conditions environnementales (telles que le pH, la température et l’apport en oxygène), de sorte que la répartition des bactéries oxydant l’ammoniac est étroitement liée à leur environnement.
Archées oxydant l'ammoniac (AOA)
Bien qu'avant 2005, les scientifiques croyaient que seules les bactéries oxydant l'ammoniac étaient capables d'oxyder l'ammoniac, la présence d'archées oxydant l'ammoniac dans les pulvérisations a changé cette vision. Par rapport à l’AOB, l’AOA domine généralement les environnements terrestres et marins, ce qui en fait des acteurs importants dans l’oxydation de l’ammoniac. De plus, le Crenarchaeol, un composé unique aux archées, a été proposé comme biomarqueur de l'AOA, montrant sa corrélation avec l'oxydation de l'ammoniac.
Processus d'oxydation de l'acide nitreux
Au cours de la deuxième étape du cycle de l’azote, le nitrite est encore oxydé en nitrate, un processus communément appelé oxydation des nitrites. Cette étape est généralement responsable des bactéries oxydant les nitrites, que l’on trouve dans les écosystèmes du sol, d’eau douce et marins et qui fournissent le soutien nécessaire à l’achèvement du cycle de l’azote.
Nouvelle découverte de l'oxydation complète de l'ammoniac
En 2015, des scientifiques ont découvert que certaines bactéries comme Nitrospira inopinata pouvaient oxyder l'ammoniac en acide nitrique en une seule étape, une découverte qui a révolutionné notre compréhension du cycle de l'azote. Dans ce processus, les activités de nombreux micro-organismes soutiennent non seulement le cycle biogéochimique de l’azote, mais fournissent également aux plantes les nitrates nécessaires. L’existence de ce processus nous fait sans aucun doute repenser le rôle principal des micro-organismes dans les écosystèmes.
Contexte historique du cycle de l'azote
La connaissance du cycle de l'azote remonte au XIXe siècle, lorsque Louis Pasteur a proposé pour la première fois l'idée que l'oxydation de l'ammoniac était un processus biologique. Au fil du temps, de nombreux scientifiques ont mené des recherches approfondies sur le cycle de l’azote, et le processus d’oxydation du nitrite était un maillon crucial de ce cycle. Ce sont ces premières explorations qui ont conduit au développement de la microbiologie moderne.
L'importance de l'écologie
Étant donné que l’azote est un élément important pour la croissance des plantes, le rôle des bactéries oxydant l’ammoniac est particulièrement important en milieu agricole. Lorsque l’ammoniac pénètre dans le sol, il est converti par le cycle de l’azote en nitrates que les plantes peuvent absorber. Ceci est particulièrement important lors de l’application d’engrais car cela affecte la purification et la perte d’azote. Plus important encore, le processus de conversion de l'ammoniac joue également un rôle indispensable dans l'élimination de l'azote des eaux usées municipales, ce qui fait que les bactéries oxydant l'ammoniac jouent un rôle important dans les sciences de l'environnement.
Défis futurs
Alors que les problèmes environnementaux s’intensifient dans le monde, tels que le changement climatique et la pollution azotée des eaux souterraines, la compréhension et la gestion du cycle de l’azote sont devenues un enjeu actuel important. La capacité des bactéries oxydant l’ammoniac à s’adapter au cycle de l’azote dans des environnements extrêmes fournit des indices importants pour la restauration et la conception futures des écosystèmes. Dans le même temps, la manière de sélectionner efficacement les inhibiteurs de l'oxydation de l'ammoniac pour réduire la perte d'azote et améliorer l'efficacité des engrais est également devenue un problème urgent à résoudre.
Dans ce monde de micro-organismes, à quels changements les bactéries oxydant l’ammoniac entraînent-elles et comment affecteront-elles notre avenir ?
