La fixation biologique de l’azote: une voie naturelle pour repenser la fertilisation agricole
- Nathalie Popiolek
- 25 juil.
- 3 min de lecture
Un mécanisme naturel
La vie secrète des éléments (Kathryn Harkup, Éditions Delachaux et Niestlé, 2025) met en lumière un phénomène biologique remarquable: certaines bactéries vivant en symbiose avec les racines de plantes légumineuses – comme le trèfle – sont capables de capturer l’azote atmosphérique (qui constitue 78 % de l’air) et de le transformer en nitrates directement assimilables par les plantes.
Ce processus naturel, appelé fixation biologique de l’azote (FBN), joue un rôle clé dans la fertilité des sols sans recours aux engrais azotés de synthèse.
Une recherche prometteuse mais encore inaboutie
Durant ma thèse (prospective dans le champ de l'agriculture), j’ai exploré les perspectives de transposition de ce mécanisme aux céréales (blé, maïs, riz), en collaboration avec des chercheurs de l’INRAE, notamment Jean Dénarié, cofondateur en 1981 du Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM, INRA‑CNRS à Toulouse). Ce chercheur a largement contribué à l’identification des signaux moléculaires symbiotiques (facteurs Nod et Myc), essentiels à la formation de nodosités fixatrices d’azote chez les légumineuses.
Aujourd’hui, plusieurs stratégies de recherche sont activement poursuivies:
l’inoculation de bactéries fixatrices non symbiotiques associées aux racines des graminées (ex. Azospirillum),
le génie génétique pour transférer aux céréales la capacité de former des nodosités,
la manipulation du microbiome racinaire pour améliorer l’efficacité nutritionnelle des plantes.
Des programmes d’envergure comme ENSA (Enabling Nutrient Symbioses in Agriculture), financé par la Gates Foundation, ou encore les travaux du John Innes Centre (UK) s’inscrivent dans cette dynamique. Cependant, aucune solution opérationnelle n’est à ce jour disponible à grande échelle.
Une dépendance forte aux engrais azotés
En parallèle, la consommation d’azote de synthèse reste très élevée en France:
Environ 2,2 à 2,5 millions de tonnes d’azote pur (équivalent N) sont utilisées chaque année par l’agriculture française [1].
Plus de 60 % de cet azote est destiné aux grandes cultures (blé, maïs, orge...).
Le seul blé tendre consomme à lui seul environ 750 000 tonnes d’azote.
La production d’engrais azotés en France est souvent exprimée en tonnes de produits bruts (ammonitrate, urée, solution azotée...), alors que les chiffres de consommation sont exprimés en équivalent N. Ainsi :
La France produit environ 2,1 millions de tonnes brutes d’engrais azotés par an [2],
Mais cela correspond à seulement 700 000 à 750 000 tonnes d’azote pur, soit environ un tiers des besoins agricoles nationaux.
Le reste est importé, avec environ 4,8 millions de tonnes d’engrais azotés bruts importés chaque année [2].
Un impact climatique majeur
La production d’ammoniac pour les engrais azotés repose presque entièrement sur le procédé Haber-Bosch, qui transforme de l’azote de l’air et de l’hydrogène issu du gaz naturel (méthane) en ammoniac (NH₃). Ce procédé est :
extrêmement énergivore (1 à 2 % de la consommation mondiale d’énergie),
responsable de 1 à 2 % des émissions mondiales de CO₂ [3][4].
En Europe, l’industrie de l’ammoniac émet à elle seule plus de 36 millions de tonnes de CO₂ par an [5]. En France, bien que les données précises soient moins disponibles, la part attribuable à la production nationale est significative (environ 10 à 15 Mt CO₂/an).
Une transition à construire dans le temps long
La recherche sur la FBN appliquée aux céréales illustre à quel point la transition écologique repose sur:
des découvertes fondamentales qui mettent parfois des décennies à être appliquées,
des coopérations scientifiques internationales,
des politiques publiques capables d’accompagner l’innovation dans la durée.
Elle rappelle que pour sortir de la dépendance aux engrais azotés de synthèse, il faudra autant d’ingéniosité biologique que de volonté collective.
Références
Agreste – Données statistiques sur les engrais en France (2022-2023)
UNIFA – Livraisons de fertilisants en France, campagne 2023-2024
Wikipedia – Procédé Haber-Bosch
C&EN (Chemical & Engineering News) – "Industrial ammonia production emits more CO₂ than any other chemical-making reaction"
Nature Food (2024) – "Decarbonizing ammonia production"