La lumière vivante

Publié le 9 janvier 2007 par Chacha

En visitant l’aquarium de la Rochelle , j’ai vu quelques bestioles utilisant la bioluminescence. Ce phénomène répandu dans le milieu océanique (il concerne 95% des organismes marins) est intéressant et j’avais envie de vous l’expliquer un peu.

La bioluminescence est par définition une lumière produite par un organisme vivant. La production de cette lumière dite froide est obtenue par une réaction chimique au cours de laquelle la luciférine (substrat luminescent) est oxydée par la luciférase (enzyme) en présence d'énergie (ATP), d’oxygène et de magnésium. Ce mécanisme chimique a été mis en évidence par Raphaël Dubois en 1887 lors d'une expérience qu'il a effectué sur des lucioles. Mais cette étonnante propriété biologique avait intrigué dès 350 avant Jésus-Christ le philosophe grec Aristote qui avait observé que la mer brillait (cela étant du à des bactéries luminescentes). Le nom Luciférine (relatif à Lucifer qui veut dire en grec porteur de lumière) est un nom général sans signification chimique car il existe une très grande diversité de molécules substrat qui produit de la lumière sous l'action de la luciférase. La bioluminescence existe chez plus de 700 espèces végétales ou animales. On connaît sur Terre, les lucioles, certains vers et quelques champignons lumineux. Mais elle est majoritairement représentée en milieu marin avec les bactéries, les poissons, les crevettes, les calmars et le plancton végétal. Cependant beaucoup d'espèces lumineuses ne sont pas encore connues car les abysses commencent seulement à être explorés.

On distingue deux types d'organes lumineux.
Les premiers sont des organes faits de glandes qui sont spécialisées dans la production et le stockage des substances bioluminescentes. Chez certains animaux ces cellules glandulaires émettent leurs sécrétions à l'extérieur, chez d'autres la bioluminescence reste à l'intérieur des cellules appelées photocytes. Les photocytes peuvent être soit répartis dans tout l'organisme, soit regroupés dans des organes lumineux appelés photophores. Pour le deuxième type, les organes renferment des bactéries lumineuses symbiotiques. La propagation de l'émission lumineuse se fait par le système nerveux.

Mais quelles sont les fonctions de la bioluminescence ? Quatre rôles différents ont pu être mis en évidence.

a) l'éclairage : beaucoup de poissons de la zone mésopélagique (jusqu'à 1000 m de profondeur) s'éclairent grâce à une luminescence bleue qui correspond aux longueurs d'onde les mieux propagées par l'eau de mer. Certains poissons d'eau plus profonde possèdent 2 types de photophores : un qui émet en lumière bleue et un autre qui émet une lumière rouge de très grande longueur d'onde, invisible pour l'oeil hu main, mais visible avec une caméra sensible aux infrarouges. Ce poisson possède des pigments visuels sensibles à cette longueur d'onde et il se sert vraisemblablement de ce 2ème photophore pour illuminer à leur insu des proies colorées en rouge (comme c'est le cas de nombreux crustacés).

b) l'attraction des proies: certains poissons des abysses possèdent un organe lumineux à l'extrémité d'un barbillon qui imite les signaux d'une autre espèce et attire ainsi les proies vers la bouche du poisson.

c) la protection contre les prédateurs. Elle peut s'exercer de trois façons différentes :

- émission d'éclairs lumineux inattendus afin d'effrayer les prédateurs (ex : méduses).

- utilisation de la bioluminescence pour tromper les prédateurs. Certains animaux marins libèrent un " brouillard " de particules luminescentes qui attire le prédateur et la proie en profite pour s'échapper.

- utilisation de la bioluminescence pour se camoufler. La plupart des poissons possède des photophores ventraux dont la lumière émise vers le bas mime parfaitement celle de la surface de la mer et peut exagérer la taille de l'animal qui la produit.

d) Accouplement : chez certains poissons, l'accouplement se fait à l'aide d'une communication sexuelle par signaux lumineux entre mâle et femelles. Le comportement de ces espèces reste encore mystérieux et on imagine qu'il doit y avoir un dimorphisme sexuel entre les deux sexes de manière à ce que les mâles et les femelles aient des signaux différents. Ainsi, chez les calmars, l'un des deux sexes peut porter de grands photophores absents dans le sexe opposé.

Les scientifiques se sont emparés de ce signal visuel pour explorer les mécanismes du vivant. La GFP (Green Fluorescent Protein) qui provient de la méduse Aequorea victoria est très utilisée dans les laboratoires. Elle est utile en microbiologie pour détecter l'activité des microorganismes pathogènes ou non, elle est donc couramment utilisée dans les do maines de l'agro-alimentaire, de l'environnement et de la cosmétologie. Les applications dans le do maine médical sont particulièrement nombreuses, elles concernent non seulement l'activité microbienne, mais également l'activité d'autres types cellulaires, cellules sanguines, spermatozoïdes et mêmes cellules cancéreuses. Dans le do maine de la génétique moléculaire et des biotechnologies, cette protéine luminescente permet de comprendre le fonctionnement de certains gènes, et la manière dont ils s'expriment sous forme de protéines. Le gène introduit dans un organisme, végétal ou animal suscite la production de GFP qui peut facilement être détectée sous lumière ultraviolette et permet alors : - de vérifier si l'insertion d'un gène dans une cellule a réussi (le gène de la luciférase est un marqueur d'insertion) - de vérifier l'activité d'un gène dont le produit n'est pas détectable de façon simple (c'est la technique du rapporteur luminescent).

Après le marché florissant des poissons fluorescents en Asie (sous la marque Glofish) et les cochons fluorescents chinois, le risque est de voir arriver des gens tarés comme l’américain Eduardo Kac qui se dit « artiste transgénique » et qui explique avoir l'intention de créer des lapins fluorescents à des fins artistiques. Faire avancer la science pour sauver des vies oui. Faire du commerce d’animaux qui brillent dans la nuit comme Barbie étoile ou les lucioles Bonux, non !