L'oxyde nitrique est une molécule fascinante et polyvalente, important pour tous les êtres vivants ainsi que pour notre environnement. Il est hautement réactif et toxique; il est utilisé comme molécule de signalisation; il épuise la couche d'ozone dans l'atmosphère de notre planète; et c'est le précurseur du gaz à effet de serre protoxyde d'azote (N 2 O). Les oxydes d'azote sont également des polluants rejetés avec les gaz d'échappement, par exemple des moteurs à combustion dans les voitures, et sont nocifs pour la santé humaine.

Curieusement, bien avant qu'il y ait de l'oxygène sur Terre, l'oxyde nitrique était disponible comme oxydant à haute énergie, et pourrait avoir joué un rôle fondamental dans l'émergence et l'évolution de la vie sur Terre. Une étude du scientifique de Max-Planck Boran Kartal et de ses collègues maintenant publiée dans Communication Nature apporte un éclairage nouveau sur les transformations microbiennes de cette molécule.

Oui, ils le peuvent, avec des implications pour notre climat

Une question majeure sur le monoxyde d'azote est restée sans réponse jusqu'à présent :les organismes peuvent-ils l'utiliser pour se développer ?

On pourrait le penser, " explique Kartal, "comme l'oxyde nitrique existe depuis l'émergence de la vie sur terre." Cependant, aucun microbe poussant sur le NO n'a été trouvé jusqu'à présent. Kartal et ses collègues de l'Université Radboud aux Pays-Bas ont maintenant découvert que les bactéries anaérobies oxydant l'ammonium (anammox) utilisent directement le NO pour se développer. En détail, ces microorganismes couplent l'oxydation de l'ammonium à la réduction du NO, ne produisant que du gaz diazote (N 2 ) Dans le processus.

Ce dernier-la seule production de N 2 —est particulièrement intrigant :certains microbes convertissent le NO en oxyde nitreux (N 2 O), qui est un puissant gaz à effet de serre. N 2 , en revanche, est inoffensif. Ainsi, chaque molécule de NO qui se transforme en N 2 au lieu de N 2 O est une molécule de moins qui contribue au changement climatique. "De cette façon, les bactéries anammox réduisent la quantité de NO disponible pour N 2 fabrication, et réduire la quantité de gaz à effet de serre émis", Kartal explique. "Notre travail est intéressant pour comprendre comment les bactéries anammox peuvent réguler l'azote 2 Émissions d'O et de NO des écosystèmes naturels et artificiels, comme les stations d'épuration, où ces micro-organismes contribuent de manière significative à N 2 -rejet dans l'atmosphère."

Repenser le cycle de l'azote

L'oxyde nitrique est une molécule centrale dans le cycle global de l'azote. "Ces découvertes changent notre compréhension du cycle de l'azote terrestre. L'oxyde nitrique a été principalement considéré comme une toxine, mais maintenant nous montrons que les bactéries anammox peuvent gagner leur vie en convertissant NO en N 2 ", dit Kartal.

La présente étude soulève de nouvelles questions. "Anammox, un processus microbien d'importance mondiale du cycle de l'azote pertinent pour le climat terrestre, ne fonctionne pas comme nous le supposions. » De plus, d'autres microbes que ceux étudiés ici pourraient également utiliser directement le NO. Les bactéries Anammox se trouvent partout sur la planète. "Dans ce sens, les microbes anammox se développant sur l'oxyde nitrique pourraient également être pratiquement partout", Kartal continue.

Une réponse, beaucoup de nouvelles questions

Maintenant, Kartal et son groupe du Max Planck Institute de Brême explorent différents écosystèmes du monde entier, à la recherche de micro-organismes spécialisés dans la conversion d'oxyde nitrique. Ils veulent mieux comprendre comment les microbes utilisent le NO dans des environnements avec et sans oxygène. Cela ouvrira probablement la voie à la découverte de nouvelles enzymes impliquées dans la transformation de l'oxyde nitrique. "Essentiellement, nous voulons comprendre comment les organismes peuvent vivre du NO."

Qu'est-ce que l'anammox ?

Anammox, abréviation de l'oxydation anaérobie de l'ammonium, est un processus microbien d'importance mondiale du cycle de l'azote. Il se déroule dans de nombreux environnements naturels et artificiels. Dans le processus, les ions nitrite et ammonium sont convertis directement en diazote et en eau et nitrate.

Anammox est responsable d'environ 50 % du N 2 gaz produit dans les océans. Il élimine ainsi de grandes quantités d'azote biodisponible des mers. Cet azote nutritif n'est alors plus disponible pour les autres organismes; de cette façon, anammox peut contrôler la productivité primaire océanique.

Le procédé anammox présente également un intérêt dans le traitement des eaux usées. L'élimination des composés azotés à l'aide de bactéries anammox est nettement moins chère que les méthodes traditionnelles et réduit les émissions de gaz à effet de serre CO 2 .