Hétérocyste

vignette|upright=1.7| L'hétérocyste est une cellule fixatrice d’azote, transparente, à paroi épaisse, qui se forme dans les filaments de certaines cyanobactéries comme Nostoc punctiforme, Cylindrospermum stagnale ou Anabaena sphaerica. Ces cellules fixent l'azote à partir du diazote (N2) de l'air en utilisant l'enzyme nitrogénase. Cela permet de fournir aux cellules l'azote nécessaire pour leurs biosynthèses. La nitrogénase est inactivée par l'oxygène. Les hétérocystes doivent mettre en place un environnement anaérobie ou microaérobie. Ainsi, la structure et la physiologie particulière des hétérocystes nécessite un changement global de l'expression génétique. Par exemple, les hétérocystes : Produisent une paroi plus épaisse, notamment avec des glycolipides qui forment une barrière hydrophobe à l'oxygène Produisent la nitrogénase et les autres protéines impliquées dans la fixation de l'azote Dégradent le photosystème II, qui produit de l'oxygène Augmentent l'expression d'enzyme de la glycolyse Produisent des protéines qui dégradent l'oxygène Contiennent des composés comme les cyanophycines qui réduisent la diffusion entre les cellules Les cyanobactéries peuvent souvent fixer le carbone sous forme de sucres lors de la photosynthèse. L'absence de photosystème II, qui clive l'eau, empêche la réalisation de la photosynthèse au sein des hétérocystes. Ainsi, les cellules végétatives doivent fournir des sucres aux hétérocystes, . Le carbone et l'azote fixés sont échangés par des canaux présents entre les cellules du filament. Les hétérocystes maintiennent le photosystème I dont le potentiel d'oxydo-réduction ne lui permet pas d'oxyder l'eau, mais qui permet la synthèse d'énergie sous forme d'ATP par phosphorylation cyclique. On trouve un hétérocyste toutes les 9 à 15 cellules, ce qui constitue un motif retrouvé le long d'un filament. L'intervalle entre deux hétérocystes reste approximativement constant malgré la division cellulaire. Les filaments bactériens peuvent être considérés comme des organismes pluricellulaires avec deux types cellulaires distincts et interdépendants.