Reynaud, Pierre-Adrien

Roger, Pierre-Armand

Horizon / Pleins textes

C. R. Acad. Sc. Paris, t. 288 (26 mars 1979) , Série D - 999 
BACTÉRIOLOGIE. - Les hautes intensités lumineuses, facteur linzitant l’activité 
Jixatrice d’azote des Cyanobactéries. Note (*) de Pierre Adrien Reynaud et Pierre Armand 
Roger, présentée par Constantin Vago. 
L’évaluation in situ de l’activité nitrogénasique des Cyanobactéries en fonction de l’intensité lumineuse démontre 
une action inhibitrice des intensités lumineuses supérieures à 25 O00 lx. Les Cyanobactéries fixatrices d’azote 
peuveiit donc être classées parmi les espéces sciaphiles. 
In situ evaluation of Cyanobacteria nitrogenase specific actiuity as a function of light intensity indicate an inhibitory 
Nitrogetijxing Cyanobacteria may be regarded as sciophilous organisrns. effect ofintensities higher than 25,000 lx. 
INTRODUCTION. - Les hautes intensités lumineuses ont une action inhibitrice sur les 
mécanismes photosynthétiques [l] qui se manifeste également sur l’activité fixatrice des 
microorganismes photosynthétiques fixateurs d’azote [2]. 
Cette inhibition agit sur la répartition spátiale des Cyanobactéries. Dans les milieux 
terrestres, elles se développent préférentiellement dans les zones ombragées ou à quelques 
millimètres au-dessous de la surface du sol [3]; des phénomènes analogues sont observés en 
milieu aquatique [4]. 
Lorsque l’intensité lumineuse incidente atteint des valeurs élevées au cours du cycle 
journalier, l’action inhibitrice de la lumière3e manifeste fréquemment par des variations de 
l’activité fixatrice de N2 (évaluée par l’activité réductrice d’acétylène) qui présente un premier 
pic en fin de matinée et un second en milieu d’après-midi ([5],  [6]). 
Les variations de l’activité réductrice d’acétylène ’(A.R.A.) spécifique, exprimée en 
nanomoles de CzH4 , mg prot- . mn- i, en fonction de l’intensité lumineuse incidente font 
l’objet de cette étude. 
Des mesures ont été effectuées, ìri situ, dans un biotope o Ù  l’intensité maximale journalière 
atteignant le sol dépasse 80 O00 lx pendant la majeure partie de l’année. 
Les résultats obtenus sont comparés à ceux de mesures réalisées sur une souche axénique. 
MATÉRIEL ET MÉTHODES. - Biotope. - I1 s’agit d’un sol sableux engorgé de bas de dune 
(rive sud-ouest du Lac Retba, région du Cap Vert, Sénégal). La végétation très clairsemée est 
constituée de petites Cyptracées (Heleochasis spp.) qui retiennent un (( tapis )) algal 
permanent. 
Le pH du sol est de 8,0*0,2. La température maximale mesurée dans la masse algale au 
cours des expériences a été de 32°C à 14 h. 
I 
, 
Détermination de 1’A.R.A. spécgque. - In  situ, l’A.R.A., exprimée en nanomoles de 
CzH4. cnC2 . mn-’ est déterminée sur trois carottes de sol de 3,3 cm de diamètre et de 1 cm 
d’épaisseur, placées dans un flacon à skrum de 500 ml sous une atmosphère air-acétylène 
(9/1; v/v). Le flacon est reblacé à l’endroit du prélèvement pendant la durée de l’incubation 
(30 mn). Les carottes sont ensuite reprises pour une évaluation de la biomasse algale : les 
différentes espèces dominantes sont énumérées sur milieux sélectifs [7] après détermination 
des biomasses moyennes d’une cellule, d’un filament ou d’une colonie, suivant l’espèce; les 
résultats des numérations sont exprimés en p3 . cm-’ [8]. 
2 5 JUIN i979 
8. R. $. v. om b’3. 
1000 - Série D 
6- 
C. R. Acad. Sc. Paris; t. 288 (26 mars 1979) 
ja ,0--\ 
[ \\ 
En admettant pour les Cyanobactéries une teneur moyenne en protéines égale à 5 % du 
poids humide, 1’A.R.A. spécifique est calculée par la formule 
nm C,H, . cm-’. mn-’. 20 
mg Cyanobact . fixatrices . cm-’ ’ nmC,H,.mgprot-’ .mn-’= 
En culture axénique, les mesures sont effectuées à partir de 1 1 de culture d’dnabaena 
sp. placé en plein air dans une fiole à toxines de 2 1, sous agitation lente dans un bain 
thermorégularisé à 28°C. 
A intervalles réguliers, on prélève un échantillon de 1 ml dans une fiole de 10 ml. 
L’incubation sous air-acétylène (9/1; v/v) est faite dans le même bain et dure 15 mn. 
8 8 -  8 
60 70 80 
LUX x 10-3 
Fig. 1. ,- Valeurs de l’activité réductrice d’acétylène (nmoles de C2H4.mg prot-’.mn-’) dans le biotope en 
fonction des intensités lumineuses incidentes (lux) chaque point est la moyenne de 4 mesures. 
La teneur en protéines de la culture (103 pg/ml) est déterminée par la méthode de Lowry. 
,Étude de l’action limitante d’un facteur du milieu. - Si l’on admet qu’une activité 
biologique n’est limitée que par un seul facteur à la fois [SI2 la courbe d’action d’un facteur 
donné est constituée par la limite supérieure du nuage de points obtenu en portant sur un 
graphique toutes les valeurs mesurées de l’activité étudiée, en fonction des valeurs de ce 
facteur. Les points situés àla partie supérieure du nuage correspondant àune action limitante 
du facteur étudié, les points situés au-dessous, à celle d’un autre paramètre [lo]. 
Les intensités lumineuses sont mesurées au moyen d’un luxmètre G Guerpillon 490 )). 
RÉSULTATS ET DISCUSSION. - Les valeurs d’A.R.A. spécifique sont comprises entre 0,Ol 
et 6,20 nm CzH4. mg pot.-’ . mn-’ ( f i g .  1). Elles sont comparablesà celles rapportées dans 
la littérature. En effet si l’on excepte une valeur exceptionnelle de 50-100 nm [ l l ]  les valeurs 
trouvées pour des souches pures éprouvées en aérobiose s’échelonnent entre 0,3 et 4,7 nm 
CzHz . mg prot-l . mn-’ ([12] à [16]). 
~~~~~~~~~ 
C. R. Acad. Sc. Paris, t. 288 (26 mars 1979) Série D - 1001 
La configuration de la courbe enveloppe du nuage de points obtenu (J ig .  1) fait nettement 
ressortir une action inhibitrice des intensités lumineuses supérieures à 25 O00 lx. 
Cette inhibition se retrouve dans le cas de la cultureaxknique d’dnabaena sp. (J ig.  2) dont 
l’activité spécifique diminue à partir d’une intensité lumineuse d’environ 20 O00 lx et s’annule 
après 3 h 30 mn d’exposition à des intensités supérieures à 50 O00 lx. On observe alors une 
décoloration de la culture consécutive à une photooxydation des pigments [17]. 
Dans le biotope étudié la température reste inférieure à 32°C. Un effet inhibiteur de ce 
facteur [NI, dont les variations sont généralement associées à celles de l’intensité lumineuse, 
ne peut donc être retenu. 
brumeux nuageux ~ dégagé 
I * I \ 
E 
P I 
P 
x 
3 f  
2 
1 
heures 
Fig. 2. - Cycle journalier de l’activité réductrice d’acétylène (nmoles de C2HS. mg prot-’ . mn-’) : --a dans une 
culture axénique d’dnabaena sp. en fonction de l’intensité lumineuse [lux): * - *; les résultatssont la moyenne de 
3 mesures. 
La persistance d’une A.R.A. in situ sous des intensités totalement inhibitrices pour la 
souche axénique (> 50 O00 lx) est due à une stratification des souches à l’intérieur du tapis 
algal [19], les espèces les plus profondes étant protégées par des espèces héliophiles et des 
Algues mortes. 
Ces résultats ont l’originalité de présenter des mesures d’A.R.A. spécifique in situ rapportés 
aux concentrations en protéines de Cyanobactéries fixatrices. 
Ils confirment l’effet inhibiteur des hautes intensités lumineuses sur les Cyanobactéries 
fixatrices de N2. Ils établissent enfin, qu’en l’absence de mécanismes protecteurs, l’intensité 
lumineuse optimale ifz situ est de l’ordre de quelques milliers de lux, ce qui conduit à classer les 
Cyanobactéries fixatrices parmi les organismes sciaphiles. 
(*) Remise le 18 décembre 1978. 
[Il E. STEEMAN NIELSEN,  Phys. Plarit., 5, 1952, p. 334-344. 
[2] G. E. FOGG, Nitrogen Fixation in Algal Physiology anri Biochemistry, W.D.P. STEWART, éd., (Botanical 
Monographs, 10, 1974, p. 560-582, Blackwell Scientific pub.). 
[3] W. D. P. STEWART, Blue Green Algae in The Biology ofNitrogeti Fixation, A. QUISPEL, éd., 1974, p. 202-237, 
North Holland Publishing Company Ltd., Oxford. 
[4] A. J. HORNE et G. E. FOGG, Proc. Roy. Soc. B., 175, 1970, p. 351-366. 
1002 - Série D C. R. Acad. Sc. Paris, t. 288 (26 mars 1979) 
[5] R. B. PETERSON, E. E. FRIBERG et R. H. BURRIS, Plant Physiol., 59, 1977, p. 74-80. 
[6] P. A. REYNAUD et P. A. ROGER, N,-Fixing Algal Biomass in Senegal Rice Fields [Proc. Int. Symp. 
“EJlVirOJlmenta~ R6le of N,-Fwing Blue-Green Algae and Asynibiotic Bacteria” (Ecol. Btdl., Stockholm, 26, 1977)l. 
[7] P. A. REYNAUD et P. A. ROGER, Rev. Ecol. Biol. Sol., 14, (3). 1977, p. 421-428. 
[SI P. A. ROGER et P. A. REYNAUD, Rev. Ecol. Biol. Sol., 13, (4). 1976, p. 545-560. 
[9] O. W. PALTRIDGE, Agr. Meteoro[., 7, 1970, p. 93-130. 
[lo] J. BALANDREAU, P. DUCERF, I. HAMAD-FARES, P. WEINHARD, G. RINAUDO. C .  MILLIER et 
Y .  DOMMERGUES, Limiting Factors in Grass IV, Fixation in Proc. Intern. Syrnp. on the Limitations and Potential of 
Biological Nitrogen Fixation in the Tropics, 1977, Brazilia. 
[ l l ]  G. STACEY, C. VAN BAALEN et F. R. TABITA, Arch. Mikrobiol., 114, 1977, p. 197-201. 
[U] W. D. P. STEWART, G. P. FITZGERALD et R. M. BURRIS, Arch. Mikrobiol., 63, 1968, p. 336-348. 
[13] U. GRANHALL, Oikos., 21., 1970, p. 330-332. 
[14] R. RIPPKA, A. NEILSON, R. KUNISAWA et G. COHEN-BAZIRE, Arch. Mikrobiol., 76, 1971, p. 341-348. 
[15] J. R. GALLON, W. G. W. KURZ et T. A. LA RUE, Can. J .  Mikrobiol., 19, 1973, p. 461-465. 
[ l a  B. F. TAYLOR, C. C. LEE et J. S. HUNT, Arch. Mikrobiol., 88, 1973, p. 205-212. 
[17] A. ABELIOVICH et S. SHILO, J .  Bact., 111, (3), 1972, p. 682-689. 
[18] K. JONES, Netu. Phytol., 78, 1978, p. 427-431. 
[19] P. A. REYNAUD et P. A. ROGER, Vertical Distribution ofAlgae and Acetylene Reducing Activity in an Algal 
Mat on a Sandy Waterlogged Tropical soil; J. DOBEREINERet co l ,  Bd., 1978, p. 346-347. Basic life Science, vol. 10, 
Plenum Press, N. Y. London. 
O.R.S.T.O.M., B.P. no 1386, Dakar, Sénégal. 


Les hautes intensités lumineuses, facteur limitant l'activité fixatrice d'azote des Cyanobactéries

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Horizon / Pleins textes