Processus anaérobie

Un processus anaérobie est une transformation biologique qui conserve de l’énergie ou transforme de la matière sans employer l’oxygène moléculaire comme accepteur d’électrons. Cette fiche spécialise le sens processuel de l’ancien intitulé « anaérobique » ; la fiche anaérobie traite séparément des organismes et des milieux. Plusieurs mécanismes distincts répondent à cette définition, notamment la respiration anaérobie et la fermentation.

Respiration et fermentation

Lors d’une respiration anaérobie, une chaîne de transport d’électrons transfère ceux-ci vers un accepteur final autre que l’oxygène, par exemple le nitrate chez certaines bactéries. La fermentation ne recourt pas à un accepteur externe comparable : elle régénère les cofacteurs nécessaires par des réactions impliquant des composés organiques issus du substrat.

Le rendement énergétique et les produits formés dépendent du microorganisme, du substrat et des conditions physicochimiques. Il est donc incorrect de présenter tous les processus anaérobies comme une seule « respiration sans oxygène ».

La respiration au nitrate peut conduire à la dénitrification, à la réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium ou à d’autres voies, selon les organismes et les conditions. La réduction du sulfate produit du sulfure, tandis que la méthanogenèse forme du méthane chez certaines archées. Ces processus occupent des niches différentes dans les gradients d’oxydoréduction.

Application aux systèmes aquatiques

Ces processus interviennent dans les sédiments, les biofiltres, les boues et les digesteurs. Ils peuvent être recherchés, comme la dénitrification, ou indésirables, notamment lorsque des composés réduits s’accumulent. Leur interprétation associe mesures d’oxygène, potentiel d’oxydoréduction et analyse des produits du métabolisme.

Le potentiel d’oxydoréduction ne révèle pas à lui seul la voie active, car plusieurs couples chimiques et microorganismes contribuent à la valeur mesurée. La présence des substrats, des produits et des gènes ou activités fonctionnelles apporte des informations complémentaires sur le processus dominant.