La bio-électrochimie microbienne concerne l’étude des transferts d’électrons entre des micro-organismes vivants comme les bactéries et des électrodes. On distingue au sein de ces transferts d’électrons deux catégories : les transferts de type anodique où l’organisme réduit la surface de l’électrode et les transferts de type cathodique où l’électrode est oxydée par l’organisme. Parmi les biofilms microbiens cathodiques certaines bactéries catalysent la réduction des nitrates. Les travaux de cette thèse se concentrent sur les bio-cathodes à nitrate avec comme objectif la dépollution des milieux naturels. Dans un premier temps, des électrodes sous polarisation constante sont étudiées et montrent une biocatalyse de la réduction de l’oxygène permettant une augmentation indirecte de l’efficacité de la dénitrification. Ce résultat nous mène ensuite à une analyse de l’influence de l’oxygène présent dans l’air ambiant et permet d’observer une augmentation très significative de la dénitrification en cas d’absence de contact avec l’atmosphère. Cela nous amène à concevoir des électrodes avec des granules de graphite qui sont laissées sous polarisation constante sur une période d’un mois. Les résultats montrent une réaction aux nitrates ainsi qu’une dénitrification accrue pour les pilotes incluant ces électrodes. Enfin, une expérience incluant un temps d’incubation plus important met en évidence l’impact de la polarisation constante sur les communautés bactériennes ainsi que sur les types de métabolismes exo-électrogènes exprimés.