L’azote est un des éléments les plus importants dans la nature. Sa disponibilité limite la productivité d’un grand nombre d’écosystèmes naturels, et influencera sans doute de manière importante leurs réponses aux changements climatiques globaux. La première source d’azote dans les écosystèmes non anthropisés est la fixation biologique de l’azote. Ce processus repose sur un groupe de métallo-enzymes spécifiques, les nitrogénases, dont le cofacteur métallique contient soit du fer et un atome de molybdène, soit du fer et un atome de vanadium, soit uniquement du fer. A ce jour, seule la nitrogénase au molybdène est prise en considération dans la dynamique de l’azote dans les écosystèmes, et ce malgré de nombreux indices indiquant que la nitrogénase au vanadium pourrait avoir un rôle important. Est-ce que la nitrogénase au vanadium est utilisée dans les écosystèmes naturels et quelles sont les conditions favorisant son utilisation ? Nous avons cherché à répondre à ces questions à l’aide d’un modèle symbiotique tripartite, un lichen, association entre une algue, un champignon et une cyanobactérie fixatrice d’azote. Nous avons tout d’abord développé une méthode d’étude des contenus en métaux des différents symbiontes, puis nous avons étudié la répartition et la régulation du vanadium au sein des différents symbiontes dans différentes conditions environnementales. Nous avons pu démontrer que dans ce modèle, le vanadium possède toutes les caractéristiques d’un micronutriment essentiel à la fixation d’azote. Nous avons également démontré que la disponibilité du molybdène ainsi que les températures, telles que rencontrées en milieux boréaux, seraient deux facteurs importants contrôlant l’utilisation de la V-Nase. Les résultats présentés dans cette étude apportent une meilleure compréhension de la gestion des métaux cofacteurs de la nitrogénase au sein de la symbiose lichénique. Mais ils permettent surtout de remettre en question le paradigme de l’hégémonie du molybdène sur la fixation biologique de l’azote. Ainsi, la fixation d’azote en milieu continental repose sur un ensemble hétérogène d’enzymes, ce qui autorise aux organismes fixateurs d’azote une grande flexibilité vis-à-vis des paramètres environnementaux comme les basses températures. Cela leurs permet également une meilleure adaptation au stress métallique résultant de carences en micronutriments, notamment celle en molybdène. Ces résultats invitent également à réévaluer les modèles biogéochimiques liant les cycles des micronutriments aux cycles des macronutriments, particulièrement celui de l’azote.