Bioluminescence
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2008-06-22T18:49:35Z
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[[Image:Bioluminescencekils.jpg|300px|thumb|right|Rendu artistique d'un [[krill]] bioluminescent (couleur de l'eau par Uwe Kils)]]
La '''bioluminescence''' est la production et l'émission de [[lumière]] par un [[organisme vivant]] résultant d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie en énergie lumineuse. Le mot a pour origine le terme [[Grec ancien|grec]] ''bios'' signifiant [[vie]] et le terme [[latin]] ''lumen'', [[lumière]].
La bioluminescence est une forme de [[luminescence]], lumière dite ''froide'' car moins de 20% de la lumière génère de la chaleur. Elle ne doit pas être confondue avec la [[fluorescence]], la [[phosphorescence]] ou de la lumière réfractée.
La bioluminescence peut être générée par des organismes [[symbiotique]]s hébergés au sein d'un organisme plus grand. Le composé chimique à l'origine de la luminescence est la [[luciférine]]. Celle-ci émet de la lumière en s'[[oxydation|oxydant]] grâce à l'intervention de la [[luciférase]], une [[enzyme]]. La réaction chimique peut avoir lieu à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule. Chez les [[bactérie]]s, l'expression des [[gène]]s liés à la bioluminescence est contrôlée par un [[opéron]] appelé [[lux operon]].
== Distribution ==
[[Image:Red tide bioluminescence at midnight.jpg|thumb|right|Image d'une [[Efflorescence algale|marée rouge]] bioluminescente intervenue en 2005 sur une plage de [[Californie]] montrant des vagues contenant des milliards de ''[[Lingulodinium polyedrum]]'' [[dinoflagellés]].]]
Les derniers recensements estiment à 90 le pourcentage d'espèces vivant dans les abysses qui produisent de la bioluminescence d'une forme ou d'une autre. La majorité des émissions lumineuses marines appartiennent au [[spectre lumineux]] du [[bleu]] et du [[vert]], les longueurs d'onde qui peuvent être transmis aisément à travers l'eau. Plus rarement, certaines espèces émettent dans le [[rouge]] ou dans l'[[infrarouge]].
La bioluminescence non-marine est plus rare mais autorise une variété de couleurs plus importante. Les formes de bioluminescence terrestre les plus connus sont les [[lampyre]]s et les [[luciole]]s mais des facultés de bioluminescence ont été décrites chez d'autres [[insecte]]s, des [[arachnide]]s ou même chez certains [[champignon]]s.
==Fonction de la bioluminescence==
Il existe quatre théories principales pour l'évolution du caractère de bioluminescence :
===Camouflage===
Bien que cela puisse paraître paradoxal, certains poissons utilisent la bioluminescence à des fins de [[camouflage]]. En effet, à des profondeurs moyennes, les prédateurs traquent leurs proies par dessous, le contour des proies se dessinant ainsi comme des [[ombres chinoises]] dans la faible lumière arrivant de la surface. Certains poissons grâce à la bioluminescence produite sur leur région ventrale (qui simule la lumière de la surface) deviennent artificiellement transparents aux prédateurs situés plus profond.
===Attraction===
[[Image:Linophryne lucifer.png|thumb|''[[Linophryne lucifera]]'', un [[poisson abyssal]] avec un appendice frontal bioluminescent.]]
La bioluminescence peut également être utilisée comme un [[leurre]] par différentes espèces abyssales comme certains [[lophiiformes]]. Un [[appendice]] lumineux ballant et s'étendant au dessus de la tête du poisson permet ainsi d'attirer les petits animaux à une distance autorisant l'attaque.
L'attraction des partenaires sexuels est une autre fonction de la bioluminescence. On la trouve notamment chez les [[lampyre]]s qui utilisent un flash périodique au niveau de leur [[Abdomen de l'insecte|abdomen]] pour attirer leur partenaire lors de la [[Reproduction (biologie)|reproduction]].
Le plancton bioluminescent, que l'on trouve dans les eaux propres, comme sur les côtes nord de Bretagne près de [[Saint-Malo]], dans les réserves, en Corse et au sud est de France : Porquerolles… Les micro organismes composant le plancton utilisent la bioluminescence pour être mieux vu des poissons : le poisson, attiré par ses lumières arrivent et les avalent. Le plancton se reproduit plus vite dans l'abdomen du poisson que dans dans l'eau alentour (présence de bactérie, température plus élevée…) c'est pourquoi il arrive, que dans ces régions où l'eau est plutôt pure, si on s'amuse à remuer l'eau on peut y apercevoir des petits nuages bleutés qui s'y forment.
===Répulsion===
[[Image:Omphalotus nidiformis lawson lighton email.jpg|thumb|right|''[[Omphalotus nidiformis]]'', éclairé]]
[[Image:Omphalotus nidiformis lawson lightoff email.jpg|thumb|right|''Omphalotus nidiformis'', lumière éteinte]]
Certains [[calmar]]s et petits crustacés utilisent des mélanges chimiques bioluminescents (également des boues de bactéries bioluminescentes) afin de repousser les attaques des prédateurs de la même manière que beaucoup de calmars utilisent l'[[encre]] : un nuage de luminescence est expulsé déroutant ou repoussant un potentiel prédateur permettant ainsi au calmar ou au crustacé de prendre la fuite en toute sécurité.
===Communication===
La bioluminescence pourrait également jouer un rôle direct dans la communication entre bactéries (voir [[quorum sensing]]). Elle induit également la symbiose entre des bactéries et une espèce hôte et pourrait jouer un rôle dans l'agrégation de [[Colonie (biologie)|colonie]].
==Types de bioluminescence==
La bioluminescence peut être divisée en trois types principaux : une bioluminescence intracellulaire, une extracellulaire et celle des bactéries symbiotiques :
===Bioluminescence intracellulaire===
La bioluminescence intracellulaire est générée par des [[Cellule (biologie)|cellules]] spécialisée du corps de certaines espèces [[pluricellulaire]]s dont la lumière est émise vers l'extérieur à travers la [[peau]] ou intensifiée par des lentilles et des matériaux réfléchissants (comme les cristaux d'[[urate]] des [[luciole]]s ou les plaques de [[guanine]] de certains poissons). Ce type de bioluminescence est celle de nombreuses espèces de [[calamar]].
===Bioluminescence extracellulaire===
[[Image:Biolumj.JPG|thumb|Mécanisme général des réactions de bioluminescences]]
La bioluminescence extracellulaire est réalisée à partir de la réaction entre la [[luciférine]] et la [[luciférase]], une [[enzyme]]. Une fois synthétisée, chaque composant est stocké dans des glandes de la peau ou sous celle-ci. L'expulsion et le mélange de chaque réactif à l'extérieur produit des nuages lumineux. Ce type de bioluminescence est commun à quelques espèces de [[crustacé]]s et aux [[céphalopode]]s abyssaux.
===Symbiose avec des bactéries luminescentes===
Ce phénomène est uniquement connu chez les animaux marins comme les [[cténophore]]s, les [[cnidaire]]s, les [[ver]]s, les [[mollusque]]s, les [[échinoderme]]s et les [[poisson]]s. Il semble que ce soit le type de bioluminescence le plus répandu du [[règne animal]].
À différents endroits du corps, les animaux disposent de petites vésicules, communément appelées [[photophore]]s qui renferment des bactéries luminescentes. Certaines espèces produisent de la lumière continue dont l'intensité peut être neutralisée ou modulée au moyen de diverses structures spécialisée. Les organes lumineux sont généralement reliés au [[système nerveux]] ce qui permet à l'animal de contrôler l'émission lumineuse.
== Utilisation en biotechnologie==
[[Image:Glowing tobacco plant.jpg|thumb|right|Bioluminescence "artificielle" induite par [[génie génétique]] sur un plant de [[tabac]].]]
La bioluminescence des organismes est la cible de nombreux domaines de recherche. L'utilisation de la [[luciférase]] est répandue en [[génie génétique]] comme [[gène marqueur]].
Des bactéries du genre [[Vibrio]] en symbiose avec de nombreux [[invertébré]]s marins ou des poissons comme ''Euprymna scolopes'' sont un modèle expérimental clé dans l'étude des [[symbiose]]s, du [[quorum sensing]] et de la bioluminescence.
En biotechnologie, la bioluminescence a permis le développement de l'[[ATPmétrie]]. En effet, la luciférase est également capable de réagir avec l'[[adénosine triphosphate]] (ou ATP). Elle permet donc de quantifier la [[biomasse (écologie)|biomasse]] dans un échantillon grâce à un appareil appellé [[luminomètre]] qui mesure l'intensité lumineuse.
Par ailleurs, la structure des [[photophore]]s est étudiée par l'industrie qui envisage des applications diverses :
*des [[Arbre de Noël|sapins de Noël]] qui ne nécessitent pas de lampes afin de réduire les risques électriques,
*des arbres rayonnants sur le bord des [[autoroute]]s afin de réduire la consommation électrique,
*des plantes qui s'éclairent lorsqu'il faut les arroser,
*de nouvelles méthodes pour détecter les contaminations bactériennes de la nourriture
*de nouveaux animaux de compagnie luminescents ([[Lapin domestique|lapins]], [[souris]], [[poisson]]s...)
== Liens externes ==
* {{pdf}}{{fr}} [http://www.als.uhp-nancy.fr/Bulletins/Tome44(1-4)/ConfAMBautz.pdf La Bioluminescence chez les animaux. Anne-Marie Bautz. Bulletin de l'Académie Lorraine des Sciences 2005, 44 (1-4).]
* {{fr}} [http://coxcorns.free.fr/bio/ La bioluminescence. Pourquoi et comment des animaux émettent de la lumière ?]
* {{fr}} [http://naturnet.free.fr/html/lampyre.htm Bioluminescence des vers luisants].
* {{fr}} [http://nicolem.chez-alice.fr/pg_biolum/bioluminescence.html La bioluminescence dans le règne animal. Mémoire bibliographique]
{{Portail biologie}}
[[Catégorie:Biologie]]
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