Dans de vastes zones des océans, l’azote biodisponible est rare. Certains micro-organismes tirent alors un avantage écologique de leur capacité à fixer une autre source azote, le diazote atmosphérique. Cette diazotrophie repose sur la nitrogénase, un complexe enzymatique coûteux en énergie et inhibé par l’oxygène. Si la diazotrophie a longtemps été attribuée aux cyanobactéries, des études récentes ont révélé l’existence d’une large diversité de diazotrophes non cyanobactériennes (DNCs) (Pseudomonadota, Planctomycetes, …). Dans ce contexte, Vibrio diazotrophicus a été utilisée comme modèle de DNCs marines. Le développement d’outils génétiques et d’un milieu expérimental adapté a permis de générer les différents mutants utilisés durant cette thèse, ainsi que de déterminer qu’une croissance en conditions micro-oxiques permettait l’activité diazotrophique chez cette souche. Cette stratégie repose sur une motilité (aérotactisme) et la formation de biofilms, permettant à la fois une respiration cellulaire et la protection de la nitrogénase. Chez cette DNC, la formation de biofilm et la libération d’azote impliquent l’activation d’un prophage conduisant à la lyse cellulaire. Une analyse transcriptomique comparative a révélé une forte versatilité métabolique lors de la croissance en N2, incluant la capacité d’utiliser de multiples sources azotées. NifA, RpoN et NtrC apparaissent comme des régulateurs clés dans l’expression et l’activité de la nitrogénase. De plus, l’expression de nitrogénase est restreinte à une sous-population, révélant une hétérogénéité phénotypique dans le processus de diazotrophie et suggérant une répartition des coûts énergétiques entre les cellules. Ces travaux mettent en lumière les mécanismes physiologiques et génétiques impliqués dans la diazotrophie. Ils ouvrent la voie à une meilleure compréhension du rôle des DNCs dans le cycle de l’azote marin.