La léghémoglobine est une métalloprotéine, complexe moléculaire formé d'une protéine associée à un groupement hémique complexant un atome de fer, ce qui lui confère une couleur rouge (comme l'hémoglobine des vertébrés). Elle a un poids moléculaire de 17,5 kDa. Son nom est le résultat de l'association des deux termes « légumineuse » et « hémoglobine. » Elle est essentiellement présente dans le système racinaire des légumineuses[1],[2],[3].
Dans les nodosités racinaires des légumineuses (ou Fabacées), sa forte affinité pour le dioxygène permet de maintenir une concentration basse en dioxygène dissout. Or, le dioxygène est un inhibiteur de la nitrogénase, l'enzyme catalysant la réduction du diazote en ammoniac par les bactéries symbiotiques des nodosités. La leghémoglobine empêche donc l'inhibition de cette enzyme fondamentale pour la diazotrophie des Fabacées.
Elle n'est synthétisée que dans les nodosités, où elle représente en moyenne le quart des protéines présentes. De couleur rouge, la leghémoglobine confère aux nodosités une couleur rose caractéristique.