Anaérobiose

L’anaérobiose désigne l’état d’un milieu dépourvu d’oxygène moléculaire (O2), où les microorganismes tirent leur énergie de fermentations ou de respirations anaérobies en utilisant des accepteurs d’électrons alternatifs (nitrates, oxydes de fer et manganèse, sulfates, dioxyde de carbone). Dans les sols, la structure poreuse et l’activité microbienne génèrent d’innombrables microzones anoxiques (agrégats, rhizosphère) où la consommation locale d’O2 dépasse la diffusion (Sexstone et al., 1985). Ces bioréacteurs anaérobies sont le siège d’une succession redox (« redox ladder ») : chaque accepteur est réduit selon un potentiel décroissant, depuis les nitrates (dénitrification) jusqu’à la méthanogenèse, en passant par la réduction du fer ferrique et des sulfates. Cette cascade thermodynamique gouverne les grands cycles biogéochimiques : la réduction du fer libère du phosphore associé (par exemple sous forme de vivianite), la sulfato-réduction mobilise des métaux, la dénitrification émet du N2O et du N2, tandis que la méthanogenèse produit du CH4. La mesure du potentiel redox (Eh) et du rH2, indicateur de la capacité redox (« poising capacity »), permet de caractériser l’intensité de l’anaérobiose et la résistance du milieu au changement. Les alternances redox créent une mémoire redox (concept émergent, encore peu établi) : des noyaux de réduction persistants conservent une activité anaérobie résiduelle, facilitant la reprise des processus réducteurs lors du retour de conditions favorables. Dans le continuum sol-plante-microbiome, la rhizosphère est un point chaud d’anaérobiose, car les exsudats racinaires stimulent la respiration microbienne, abaissant localement la pression en O2 et activant des voies anaérobies tant bénéfiques (réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium, solubilisation du phosphate) que préoccupantes (émissions de gaz à effet de serre). Comprendre l’anaérobiose dans ses dimensions spatiale et temporelle est donc essentiel pour appréhender les flux de nutriments et la dynamique holobiontique du sol.