II.1.2- Gènes nif
Les gènes nif existent chez
plusieurs bactéries dont les rhizobia (YOUNG et HAUKKA, 1996). Chez ces
derniers, ces gènes codent pour la synthèse d'un complexe
enzymatique catalysant la réduction de l'azote et connu sous le nom de
nitrogénase ou dinitrogénase (HOPKINS, 2003). Ce
complexe enzymatique est constitué de deux
métalloprotéines de tailles différentes : le site de la
réduction du substrat correspondant à la MoFe-protéine ou
dinitrogénase (245 KDa) et le donneur d'électrons correspondant
à la Fe-protéine ou dinitrogénase réductase (64
KDa).
La Fe-protéine est un dimère de deux
sous unités polypeptidiques identiques codé par le gène
nif H. Quant à la Mo-Fe-protéine, elle est un
tétramère composée de deux sous unités non
identiques de type á2â2 (WERNER, 1992 ;
HOPKINS, 2003). Celle-ci est codée par les gènes nif D
et nif K (Figure 5).
Figure 5 : Nitrogénase et
mécanismes d'action (YANN, 2006)
Sous catalyse de ce complexe enzymatique, la
réduction de l'azote moléculaire se déroule en deux
étapes. Lors de la première, la Fe-protéine est
réduite par un donneur primaire d'électrons, habituellement la
ferrédoxine. Dans la seconde étape, la Fe-protéine
réduite transfère les électrons à la
Mo-Fe-protéine qui catalyse à la fois la réduction du
diazote gazeux et la production d'hydrogène (HOPKINS, 2003)
(Figure 5).
L'ATP dans la réaction provient de la respiration
aérobique des bactéroïdes. Il réagit avec la
Fe-protéine réduite et intervient dans le transfert des
électrons entre la Fe-protéine et la Mo-Fe-protéine. Pour
chaque molécule de diazote réduite, au moins 16ATP sont
nécessaires, deux par électron (HOPKINS, 2003). Au
total, les légumineuses utilisent jusqu'à 22% de l'énergie
issue de leur photosynthèse pour réaliser la fixation
azotée dont l'équation générale est la suivante:
N2 + 8H+ + 8 e- + 16 ATP
2NH3 + H2 + 16 ADP + 16Pi
À la fin de la réaction, l'ammoniac fixé
est converti en glutamine, asparagine, uréides etc. avant d'être
transporté dans la sève du xylème pour son assimilation
par la plante hôte. Cette conversion est possible grâce aux
gènes nif et fix, etc. qui codent en partie pour la
synthèse de différents enzymes catalyseurs comme le glutamate
déshydrogénase, la glutamine synthétase (GS) etc.
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