L'AZOTE ET LA VIE

« soufre; l'autre, du fer et du soufre seulement (puissance des enzymes : on estime que la quantité totale de nitrogé­ nase répartie entre tous les microorganismes fixateurs d'azote existant dans la biosphère n'atteint probable­ ment que quelques kilogrammes; or, cette faible masse de substance catalytique suffit pour fixer annuellement quelque 170 millions de tonnes d'azote !).

Toutes les nitrogénases requièrent de l'A.T.P.

(acide organique dérivé de l'acide phosphorique) et catalysent aussi -associées à l'enzyme ad hoc, l'hydrogénase - une réaction de dégagement d'hydrogène.

Elles ont, de plus, besoin d'ions magnésium et d'un agent réducteur flavine ou ferrédoxine.

' La nitrogénase est très sensible à l'oxygène, qui l'inac­ tive.

Les microorganismes capables de l'élaborer ne peu­ vent donc l'utiliser que s'ils se soustraient à l'action de l'oxygène, soit en se réfugiant dans des milieux anaéro­ bies, soit en prenant d'astucieuses précautions comme, par exemple, la klebsielle, une bactérie normalement anaérobie pour assimiler l'azote mais qui peut devenir capable de le fixer dans une atmosphère fortement oxy­ génée, lorsque sa population est assez dense pour dispo­ ser d'une grande capacité respiratoire.

En ce qui concerne le système des nodules de légumineuses, qui est aérobie, il y intervient une variété d'hémoglobine, la léghémoglobine, qui a une forte affinité pour l'oxygène, qu'elle raréfie donc dans le milieu, n'en délivrant aux bactéroïdes que le strict nécessaire, non nuisible à la nitrogénase.

Inconvénients des engrais Certes, on sait obtenir de l'ammoniaque en grandes quantités.

La production mondiale annuelle est actuelle­ ment de l'ordre de 80 millions de tonnes.

Mais il est mal­ heureusement apparu que cette production ne saurait indéfiniment s'accroître, cela pour deux raisons.

Tout d'abord, l'industrie des engrais azotés consomme énormément d'énergie dans les phases successives de leur fabrication.

Et de l'énergie, il en sera encore beaucoup dépensée pour le transport et l'épandage des engrais.

Finalement, très faible est le rendement énergétique de l'ensemble de ces opérations.

En second lieu, du fait de leur solubilité, les engrais azotés introduits dans le sol sont en grande partie entraînés par les eaux de ruisselle­ ment de sorte que non seulement les plantes n'en bénéfi­ cient pas intégralement, mais, ce qui est grave du point de vue écologique, ils contribuent à accélérer l'eutrophi­ sation des lacs (terme tiré du grec, eu, bien, et trophic, nourriture - le préfixe " bien » signifiant ici « trop » ).

L'eutrophisation est un phénomène naturel, mais fort lent.

L'enrichissement par les engrais fait « vieillir » le lac en quelques années, en,favorisant de façon intense le développement des algues qui se décomposent au fond, consommant l'oxygène de l'eau.

Le pullulement des végétaux finit par interdire l'utilisation des lacs comme réserves d'eau potable.

Or ils fournissent nombre d'usa­ gers (environ 400 000 dans le cas du Léman) et l'on compte y recourir de plus en plus comme sources d'eau d'alimentation.

Faut-il rappeler qu'il y a aussi un pro­ blème mondial de l'eau douce ? Prometteuses possibilités Ces dernières années il a été constaté, important fait nouveau, que les associations symbiotiques ne sont pas l'apanage des légumineuses.

Des arbres (notamment l'aulne, le casuarina, essence australienne d'un type très primitif), des arbustes (le myrica, le purshia du nord­ ouest des Etats-Unis), des graminées (Digitaria decum­ bens, Paspalum notatum, herbe des sables répandue en zone tropicale et subtropicale), ont également, en sym­ biose avec des microorganismes, une fonction fixatrice d'azote atmosphérique.

Il s'est révélé aussi qu'une petite fougère aquatique du genre Azolla (originaire d'Amérique du Sud et qui, intro­ duite en Afrique du Sud il y a une trentaine d'années, a proliféré, envahissante, sur les affluents du vaste lac arti­ ficiel de Hendrick Vermoerd Dam) renferme dans les cavités de ses feuilles une algue bleu-vert qui satisfait aux besoins en azote de son hôte en même temps qu'aux siens propres.

Les algues de ce type, photosynthétiques, on en connaissait déjà depuis longtemps les capacités, mais ce n'est qu'assez récemment qu'elles sont apparues comme les principaux organismes fixateurs d'azote dans la bio­ sphère, tant sur terre que dans la mer, jouant ainsi un rôle écologique majeur.

Outre qu'elles ouvrent la voie à d'autres investiga­ tions, ces découvertes peuvent avoir bientôt des applica­ tions.

Il est possible d'utiliser l'aulne, par exemple, pour enrichir en azote le sol, auquel il peut apporter chaque année un tiers de la quantité que fixe une récolte de luzerne; tirer semblablement parti du paspalum; faire bénéficier les rizières de l'activité symbiotique de l'azolla et de son algue, ce que pratiquent déjà traditionnelle­ ment, de façon empirique, Chinois et Vietnamiens.

Cela fait partie des études en cours, dont les principaux objec­ tifs sont les suivants.

Des équipes de l'Institut National de la Recherche Agronomique, à Versailles et à Dijon, s'efforcent par de patientes sélections d'obtenir des variétés de pois aptes génétiquement à retenir une plus grande quantité d'azote; celle de Jean Denarié, à Versailles, travaille à augmenter l'efficacité des symbioses entre légumineuses et rhizobiums en mettant d'abord au point des souches bactériennes plus actives.

A l'Institut Pasteur, Mme Claudine Elmerich et ses collaborateurs s'intéressent aux mécanismes fonctionnels des quinze gènes mis en évi­ dence dans la klebsielle, qui assurent la reconnaissance spécifique de la plante-hôte, commandent la formation des nodosités et le processus de la fixation de l'azote.

Le triomphe du génie génétique serait de parvenir à intégrer ces gènes dans le matériel héréditaire des plantes vivrières du premier rang, blé, riz, maïs, naturellement inaptes à fixer l'azote de l'air, afin de les rendre capables de se comporter comme des légumineuses.

Elles pour­ raient alors prospérer sans avoir besoin d'aucun engrais.

Une révolution agronomique en perspective ! Les associations bactéries-graminées doivent être pos­ sibles, puisqu'il en est observées dans la nature.

Mais cela demandera sans doute encore des années d'études, car des problèmes se poseront, s'agissant non plus de transférer des gènes dans une espèce bactérienne, opéra­ tion devenue classique, mais de les installer en bon état de marche dans des cellules végétales.

En attendant, on espère pouvoir, à moyen terme, enrichir les sols en azote par le truchement de certaines espèces bactériennes fixa­ trices d'azote en symbioses dites associatives (non obli­ gatoires comme celles des légumineuses-rhizobiums) : tel est le cas de l'azospirille, découvert au Brésil sur les racines de graminées fourragères tropicales, qui retient aujourd'hui toute l'attention des chercheurs.. »