Nitrobacter

Définition

Nitrobacter est un genre de bactéries Gram-négatives, des nitrobactéries spécialistes de l'azote dont la plupart sont en forme de bâtonnets, chimioautotropes et activement impliquées dans le cycle de l'azote. Également des protéobactéries, elles complètent Nitrosomonas dans les systèmes d'épuration biologiques.

Comparaison entre Nitrosomonas et Nitrobacter :

Nitrobacter sont des bactéries gram-négatives en forme de bâtonnets qui oxydent les ions nitrite avec le dioxygène en ions nitrate dans le but de générer de l'énergie dans des conditions oxiques (par opposition à anoxiques). Ces nitrobactéries sont donc également appelées oxydants de nitrite ou bactéries de nitrate. Cette oxydation est la deuxième étape de la nitrification.

Classification et caractéristiques

Les bactéries nitrifiantes ou les nitrobactéries telles que Nitrobacter sont classées comme chimiothrophes obligatoires. Cela signifie simplement qu'elles doivent utiliser des sels minéraux inorganiques comme source d'énergie et ne peuvent généralement pas synthétiser de la matière organique biologique. Elles doivent oxyder l'ammoniac et les nitrites pour répondre à leurs besoins énergétiques et fixer le dioxyde de carbone inorganique CO₂ pour couvrir ses besoins en carbone. La plupart d'entre-elles manquent de capacité motrice, elles doivent donc coloniser une surface (gravier, sable, moyens de subsistance synthétiques, substrat, etc.) pour une croissance optimale. Elles sécrètent une substance collante essentielle qu'elles utilisent pour adhérer. Ces bactéries oxydent les nitrites NO₂^- pour les convertir en nitrates (NO₃^-).

Certaines sources considèrent les Nitrobacteraceae comme des membres de la famille du genre Nitrobacter. Les espèces Nitrobacter winogradskyi, Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris et Nitrobacter alkalicus appartiennent au genre Nitrobacter. Les nitrobactéries semblent croître de manière optimale à 38 °C et à un pH de 7,9, mais certains auteurs affirment que les nitrobactéries croissent de façon optimale à 28 °C et se développent dans une gamme de pH de 5 à 8,5 avec un pH optimal entre 7,6 et 7,8. Les nitrobactéries appartiennent à la sous-classe alphaprotéobactéries.

Les nitrobactéries peuvent être en forme de bâtonnets, en forme de poire ou pléomorphes. Les cellules se reproduisent généralement par bourgeonnement. Certains oxydes de carbone qui aident à la fixation du carbone se trouvent dans des cellules cultivées lithoautotrophiquement et mixotrophiquement. D'autres inclusions de réserve d'énergie sont les granules de PHB (β-poly-hydroxybutyrates) et de polyphosphates. En présence à la fois de nitrite et de substances organiques, les cellules peuvent présenter une croissance biphasique, en utilisant d'abord le nitrite et après une phase temporaire, provoquant l'oxydation de la matière organique. La croissance chimoorganotrophique est lente et déséquilibrée, de sorte que l'on observe davantage de granules de β-poly-hydroxybutyrate qui déforment la forme et la taille des cellules.

Rôle dans le cycle de l'azote

Les nitrobactéries jouent un rôle important dans le cycle de l'azote par l'oxydation du nitrite dans le nitrate dans le sol. Contrairement aux plantes, où le transfert d'électrons dans la photosynthèse fournit l'énergie pour la fixation du carbone, les nitrobactéries extraient l'énergie de l'oxydation des ions nitrite NO₂^- dans les ions nitrate NO₃^- pour répondre à leurs besoins énergétiques et fixer le dioxyde de carbone à travers le cycle de Calvin pour répondre à leurs besoins en carbone.

Les nitrobactéries Nitrobacter sont bien gérées avec un pH optimal entre 7,3 et 7,5, et meurent à des températures supérieures à 49 °C ou inférieures à 0 °C.

Des nitrobactéres Nitrobacter :

Les bactéries Nitrobacter sp. sont vues en micrographie électronique à transmission colorée (TEM). Chaque cellule a un long flagelle, qui peut être agité pour la propulsion. On les trouve dans les eaux marines et douces et dans les sols.

✅ Comme beaucoup d'autres bactéries nitrifiantes, Nitrobacter a un système de membrane interne. La membrane de l'enzyme nitrite oxydase, en se trouvant dans les membranes, catalyse l'oxydation du nitrite en nitrate.

🚩 Nitrobacter tolère moins les basses températures que Nitrosomonas. Dans les systèmes à eau froide, il convient de surveiller l'accumulation de nitrites. Les taux de nitrification maximaux existeront si les niveaux d'oxygène dissous dépassent 80 % de saturation. La nitrification n'interviendra pas si les concentrations de dioxygène dissous tombent à 2,0 mg/l (ppm) ou moins. Nitrobacter est plus fortement affecté par une faible teneur en oxygène que Nitrosomonas.

Contrairement à d'autres nitrifiants, Nitrobacter n'est pas obligatoirement chimiolithotrophe : elle peut donc utiliser à la fois le CO₂ comme source exclusive de carbone et de substances organiques telles que l'acétate et le pyruvate, de sorte qu'elle est également capable de vivre chimiquement comme organotrope (et organotrophe).

Nitrification

La nitrification fait partie du cycle naturel de l'azote, par lequel l'ammoniac est oxydé en nitrate. Les bactéries impliquées dans ce processus sont appelées les bactéries nitrifiantes (par opposition aux dénitrifiantes, les bactéries dénitrifiantes de la dénitrification). Le genre Nitrobacter a donc une grande importance écologique. Dans la première étape de nitrification, d'autres bactéries telles que Nitrosomonas ("bactéries nitriques") oxydent les ions ammonium NH₄⁺ en ions nitrite. C'est pourquoi on parle d'oxydants ammoniacaux.

Nitrobacter et d'autres bactéries nitrifiantes sont communément trouvées dans les eaux fortement polluées où il y a beaucoup d'ammoniaque présente, par exemple dans un aquarium avec une filtre biologique.

Utilité en aquaponie

Les nitrobactéries Nitrobacter jouent un rôle essentiel dans l'aquaponie. Premièrement, les bactéries Nitrosomonas (parfois Pseudomonas et Nitrospira aussi) convertissent l'ammoniac en nitrites. Ensuite, les nitrobactéries convertissent les nitrites en nitrates, de sorte qu'elles sont facilement absorbées par les plantes vertes et les algues.

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