La bioluminescence

Une petite lumière dans les abysses alors que tout autour c’est l’obscurité qui règne. D’où vient cette lumière ?

Il y a de grandes chances que ce point lumineux soit produit par une baudroie abyssale qui agite son leurre dans l’espoir d’attraper une proie ou de rencontrer un partenaire.

Ce phénomène s’appelle la bioluminescence, essayons d’en savoir un peu plus !

Qu’est-ce que la bioluminescence ?

La bioluminescence est la capacité pour certains êtres vivants de produire de la lumière.

Quelques espèces terrestres sont bioluminescentes comme les lucioles, les vers ou les champignons.

Dans l’océan de nombreux organismes le sont également, du plancton animal en surface aux organismes marins des grandes profondeurs où plus de 90 % sont bioluminescents.

Le calmar en surface produit un nuage d’encre face à un danger alors qu’un calmar qui vit dans les abysses est capable de produire un nuage lumineux. Même technique mais avec des moyens différents !

Produire de la lumière : une réaction chimique

Pour produire cette lumière il faut une réaction chimique qui est le fruit de la réaction entre la luciférine, une molécule dont l’oxydation provoquée par la luciférase, un enzyme, produit de la lumière.

Pour que la réaction chimique se fasse, il faut un catalyseur, produit par un être vivant : ce catalyseur est l’ATP.

Même s’il existe une multitude de luciférines et luciférases, chaque combinaison est unique et non interchangeable.

A Nausicaá, des grands poissons lanternes  sont à découvrir dans l’exposition « Voyage en Haute mer ».

Bioluminescence, phosphorescence ou fluorescence ?

Bioluminescence, phosphorescence ou fluorescence sont trois phénomènes qui produisent de la lumière mais dont l’origine est différente :

  • La bioluminescence est donc le fruit d’une réaction chimique.
  • La phosphorescence est la capacité pour certains corps d’émettre de la lumière après en avoir reçu.
  • La fluorescence est la capacité pour certains organismes de renvoyer immédiatement de la lumière après en avoir reçu. Certains coraux sont capables de fluorescence ; les protéines contenues dans les tissus coralliens absorbent la lumière bleue et renvoient de la lumière verte.

Qui est bioluminescent ? Et pourquoi ?

Ce phénomène de bioluminescence sert à quoi ? Principalement à la survie de l’espèce !

Se défendre des prédateurs

  • La crevette des profondeurs Acanthephyra purpurea est capable de « vomir » un jet bioluminescent sur ses prédateurs, un peu à la manière des poulpes et de leur jet d’encre. Technique efficace pour éviter de se faire manger !
  • Les ostracodes, petits crustacés produisent une lumière bleutée dès qu’ils sont un peu chahutés par les vagues ou qu’ils se sentent menacés. Leur présence a rendu célèbres les plages des Maldives. On les surnomme Sable bleu.
  • Pendant la seconde guerre mondiale, les officiers japonais arrivaient à lire leurs documents dans le noir grâce à de la poudre de cypridina (des ostracodes), qui même séchée reste bioluminescente.
  • La méduse Atolla Atolla wyvillei est une méduse des profondeurs qui produit des flashs lumineux lorsqu’elle est attaquée. Cette réaction attire d’autres prédateurs qui débarrasse la méduse de ses attaquants.
  • Cette capacité à attirer des animaux des profondeurs en utilisant des flashs lumineux a été copié par Edith Widder, biologiste marin. Son appareil E-jelly a permis d’attirer l’attention d’un calmar géant afin de le filmer dans son milieu naturel des profondeurs de l’océan. Une première !

Se nourrir

Le leurre lumineux de la baudroie abyssale est un sac de peau appelé esca, rempli de bactéries luminescentes qui se trouve à l’extrémité d’une longue épine, modification de la première épine de sa nageoire dorsale.

Chez d’autres poissons-pêcheurs de la même famille des Lophiformes, l’organe lumineux est placé sur le palais, à l’intérieur de la mâchoire supérieure. Le poisson n’a qu’à attendre tranquillement qu’une proie s’approche de ce leurre pour ensuite fermer la mâchoire et manger à son aise.

Se reproduire

Chez les lucioles le signal lumineux permet à celles-ci de se trouver afin de se reproduire. Dans l’océan, le poisson-crapaud à nageoire unie Porichthys notatus construit un nid sous les cailloux durant la période de reproduction. Il émet un son pour attirer la femelle. Si celle-ci est prête à s’accoupler, elle s’illumine. Le mâle à son approche, clignote et devient rose luminescent.

Quelles applications peut-on tirer de la bioluminescence ?

Outre le fait que l’observation de la bioluminescence a permis de mieux comprendre certaines espèces, le phénomène nous intéresse pour ses applications dans notre quotidien.

Médecine

Des bactéries bioluminescentes ont permis à des chercheurs de localiser précisément en 3D une tumeur chez une souris. Ces recherches pourraient permettre d’améliorer l’imagerie médicale et donc de détecter des tumeurs précoces en estimant précisément leur taille et leur forme.

L’Aequorea, une méduse luminescente contient une protéine, l’aequorine utile comme marqueur biologique dans la recherche médicale.

Traitement de l’eau

Depuis longtemps déjà on utilise l’ATPmétrie (mesure de l’ATP) dans l’industrie agro-alimentaire, les piscines ou encore les réseaux d’eau.

L’ATP, ou Adénosine TriPhosphate est une molécule présente dans tout organisme vivant. Et donc le taux de présence d’ATP sur une surface doit correspondre à des normes d’hygiène en vigueur. Il se trouve que cette molécule en présence du couple luciférine/luciférase et d’un catalyseur produit de la lumière. Il suffit donc d’un luminomètre pour en mesurer le taux : plus la lumière est intense, plus il y a d’ATP et de risque de développement de bactéries dans l’eau.

Eclairage naturel

Glowee est une startup française de biotechnologies environnementales dont la mission est d’utiliser la bioluminescence pour réduire l’impact environnemental de la lumière dans les villes.

En développant un système de lumière biologique qui utilise les  propriétés naturelles bioluminescentes d’organismes marins, Glowee propose une alternative durable à la lumière artificielle et ainsi qu’une nouvelle manière de produire et de consommer la lumière.

Sources

Le monde lumineux des océans de Catherine Vadon

https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/nature-incroyable-fluo…

https://www.museum.toulouse.fr/-/que-la-lumiere-fut-que-la-lumiere-soig…

https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/environnement-biolum…

Application

https://www.futura-sciences.com/sante/actualites/medecine-bacteries-bio…

https://la-bioluminescence-dans-notre-quotidien-23.webself.net/les-appl…

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