Le cycle aquatique du phosphore

Pourtant, ce phosphore est essentiel dans la production d’énergie (ATP) par les cellules, la synthèse de l’ADN et dans la constitution des membranes cellulaires (phospholipidique). Les zooxanthelles et les algues en général ont besoin des phosphates pour pouvoir synthétiser les hydrates de carbone, les graisses et les acides aminés lors du processus de photosynthèse.

Nous allons par un tour de passe-passe essayer de rendre ce sujet complexe compréhensible.

1. Différentes formes de phosphore P

• Minérales dissoutes (orthophosphates, polyphosphates)  ;
• Organiques dissoutes ;
• Minérales particulaires (phosphates ferriques, phosphates de calcium)  ;
• Organiques particulaires (matériaux cellulaires comme l’ADN, ARN, ATP ; fèces…)

Pour mieux comprendre les différents processus, vous pouvez suivre les commentaires se rapportant aux numéros sur le schéma ci-dessus.

1. Le phosphore peut être introduit dans l’aquarium sous forme de phosphates, polyphosphates ou phosphore organique. Ces différentes sources de phosphore peuvent être induites par la nourriture sèche ou congelée, l’eau d’osmolation de mauvaise qualité, certains sels synthétiques ou naturels, différents additifs ou encore du charbon actif de mauvaise qualité.
    
2. Les orthophosphates peuvent se retrouver sous forme plus ou moins importante de H₂PO₄^- (ion dihydrogénophosphate), HPO₄^-- (ion hydrogénophosphate) ou PO₄^--- (ion phosphate) selon le pH.
    
3. Les polyphosphates qui sont composés de longues chaînes d’orthophosphates vont progressivement se décomposer par hydrolyse en donnant naissance à des ions PO₄^---. La vitesse d’hydrolyse augmente avec la température et le pH du milieu.
    
4. Certaines bactéries possèdent des exoenzymes spécialisées dans l’hydrolyse de longues chaînes d’orthophosphates (polyphosphates) qui vont scinder ces molécules pour donner des « chaînettes » de 4 résidus d’orthophosphates pouvant passer dans le périplasme via les porines (protéines permettant la diffusion de petites molécules hydrophiles à travers la membrane des cellules). Au niveau de la membrane cytoplasmique seuls les phosphates mono-basiques ou di-basiques peuvent pénétrer dans la cellule grâce à l’enzyme phosphatase. C’est l’hydrolyse cellulaire.
    
5. Les PO₄ vont être assimilés par des organismes producteurs comme les algues, qui vont elles-même nourrir les consommateurs (macro et microfaune, poissons, etc.). Ceux-ci vont le stocker sous forme de phosphore organique et le restituer en molécules de phosphates ou de phosphore par les excréments.
    
6. Certains consommateurs comme les décomposeurs (micro et macrofaune) vont se nourrir de bactéries remplissant ainsi leur stock de phosphore intracellulaire. Le corail va également se nourrir de bactéries, de micro et macrofaune pour subvenir à ses besoins en phosphore car celui-ci ne possède pas de mécanismes performants d’absorption directe des phosphates.
    
7. Les consommateurs en périclitant et en se décomposant vont remplir le réservoir de phosphore organique de la colonne d’eau.
    
8. Les orthophosphates peuvent être adsorbés par des résines anti-phosphates.
    
9. Le phosphore organique va être exporté par l’écumeur (propriétés amphiphiles) ainsi que des organismes (morts ou vivants) contenant des stocks de phosphore.
    
10. Il existe un flux croisé de P entre l’eau et les sédiments
    • Précipitation en condition aérobie majoritairement sous forme de phosphates de calcium (Ca₃(PO₄)₂) ou de phosphates ferriques (Fe(PO₄)--)
    • Solubilisation en conditions anaérobies de ces composés.

Biologiquement parlant, des bactéries de type acinetobacter ou moraxella vont avoir des activités aérobies et anaérobies successives pour réaliser la déphosphatation. En phase aérobie, elles vont stocker le phosphore sous forme de polyphosphates qui va être utilisé pour les processus biochimiques de la bactérie quand le milieu va devenir limitant en phosphore. La motilité de ces bactéries va leur permettre de pénétrer dans le substrat et relarguer une partie de ces polyphosphates sous forme de PO₄ en milieu anaérobie. Ce phosphate va se lier aux oxyhydroxydes de fer pour être retenu par le substrat.

J’espère que cet article vous a permis de mieux comprendre les mécanismes complexes du cycle du phosphore et de mieux appréhender les sources de phosphate dans nos aquariums.

• En savoir plus

  Wikipedia : Acinetobacter, Moxarella.

  • Suezwaterhandbook.fr, Cycle du phosphore.
  • Hans-Werner Balling. Phosphate : une substance nutritive et sa limitation.
  • M. Batté. Effets des phosphates sur la physiologie des bactéries et la composition taxonomique des eaux potables.
  • I. Coté. Adsorption du phosphate sur des oxyhyroxydes de fer. 1996.

   

  Récifalement vôtre !

   

  Carlos CABRERA

  Article publié par Cap récifal le 26 juin 2021 avec l'aimable autorisation de l'auteur.

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