Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Pour le maintien d'une espèce, il est primordial que celle-ci soit capable, à partir des nutriments présents dans le milieu environnant, d'effecmer la biosynthèse du matériel ceUiilaire nécessaire à sa survie. Les micro-organismes par exemple, synthétisent les produits organiques dont ils ont besoin, en uulisant divers processus métaboliques afin de trouver des sources d'énergie alternatives. Cette diversité est observée chez les baaéries photosynthétiques, qui sont capables de convertir la lumière en énergie chimique, favorisant ainsi le processus de fixation de l'azote. Ce processus, qui pennet la biosynthèse de l'azote, est essentiel car l'azote diatomique limite encore la production agricole. C'est pourquoi il est important de trouver différentes méthodes permettant d'améliorer le processus de fixation de l'azote. Afin de perfectionner ce mécanisme biologique, il est nécessaire d'étudier au préalable les facteurs qui limitent et régulent l'activité de la nitrogénase (N2ase), qui est l'enzyme-clé du processus de fixation de l'azote. La N2ase est une métalloenzyme sensible à l'oxygène et constituée de deux composantes qui ont besoin de MgATP2 et nécessite un transporteur d'électrons à bas potentiel rédox. Le transport d'électrons vers la N2ase a été fermement établi chez Klebsiella pneumoniae et chez cette bactérie, le transporteur est une flavodoxine spécifique, NifF. Le mécanisme met en jeu la NifF et une pyruvate flavodoxine oxydoréductase (NifJ), qui résulte en une décarboxylation du pyruvate en CoA + COz (par NifJ) couplée à une réaction de reduction de la NifF. Cependant, ce transport d'électrons ne se résume pas seulement au système NifF/NifJ. En effet, ce système n'est pas utilisé chez tous les diazotrophes. Par exemple, chez Clostridium pasteurianum, le transport d'électrons implique une ferrédoxme. De plus, certains micro-organismes peuvent avoir plusieurs types de ferrédoxines ou des ferrédoxines et une flavodoxine ou encore plusieurs tonnes de flavodoxines. Un exemple est donné par Rhodobacter capsulatus qui possède de nombreux transporteurs d'électrons à bas potentiel rédox, mais dont seulement une de type ferrédoxine, est capable d'acheminer des électrons vers la N2ase in vivo. Le sujet de cette thèse de doctorat est l'identification d'une flavodoxine comme étant un nouveau transporteur d'électrons à bas potentiel rédox, in vivo pour la N2ase chez Rhadsbacter capsalatus. Une combinaison d'approches génétiques, biochimiques, physiologiques et d'études de cinétique de type « stopped-flow », a permis de caractériser ce transporteur. Les études biochimiques ont identifié celui-ci comme étant une flavodoxine (NifF) à longue chaîne hautement homologue à des flavodoxines nif-spécifiques. L'observation de la complémentation d'un mutant nifF de Klebsiella pneumoniae et l'obtention de la séquence nucléotidique de ce dernier ont mis en évidence la présence d'un promoteur de type spécifique. Les études sur la régulation transcriptionnelle de nifF ont confirmé son implication en tant que transporteur d'électrons dans le processus de fixation de l'azote. Par contre, il a été démontré que la transcription du gène de nifF chez Rhodobacter capsalatus est régulée à la fois par le taux intracellulaire d'azote ammoniacal et de fer, contrairement à la transcription de nifF chez Klebsiella pneumoniae. De plus, la ferrédoxine (Fdl) semble jouer un rôle dans la régulation transcriptionnelle de nifF, mais le mécanisme d'action reste encore à déterminer. Enfin, les études de cinétiques de type « stopped-flow » permettent d'affirmer que NifF peut remplacer Fdl (le transporteur d'électrons pour la N2ase chez Rhodobacter capsalatus in vivo) comme transporteur d'électrons vers la N2ase. En effet, NifF présente non seulement une interaction spécifique avec la FeP, mais cette interaction est plus forte que celle entre FdJ et FeP. Donc, même si NifF est présente en quantité intracelullaire plus faible que Fdl, elle contribue de façon importante au taux de fixation de l'azote de par sa grande réactivité avec la FeP.