On appelle bioluminescence le phénomène selon lequel certains êtres vivants sont capables de produire de la lumière. L’exemple le plus connu ici est sûrement les vers luisants. Mais ils ne sont pas les seuls à briller dans l’obscurité: on trouve des représentants bioluminescents dans de nombreux groupes d’organismes, non seulement chez les vertébrés et les plantes supérieures. Il existe même des champignons, des araignées et des insectes qui émettent de la lumière. On observe le plus souvent la bioluminescence chez des êtres vivants qui peuplent les profondeurs marines. Les chercheurs estiment que près de 90% des habitants de ces profondeurs brillent dans l’obscurité.
Dans les profondeurs marines, presque tous les habitants émettent de la lumière
Mais la bioluminescence, comment ça marche? Autrefois, l’opinion erronée selon laquelle les esprits étaient responsables d’apparitions lumineuses dans la nature était répandue. Depuis lors, les chercheurs ont découvert comment le phénomène fonctionne.
Derrière la lumière se cache une réaction biochimique. Les substances chimiques sont mélangées dans des organes lumineux spécifiques et réagissent ensemble en produisant de la lumière. Le même principe est à l’œuvre dans un bâton lumineux. En pliant le bâton, la paroi fine séparant les substances chimiques se casse, les substances se mélangent et le bâton commence à briller.
Dans le cas de la bioluminescence chez le ver luisant ou le corail Renilla reniformis, l'enzyme luciférase partage la protéine luciférine en deux parties («luci-fer» signifie «porteur de lumière»). A ce moment, de l’énergie est libérée sous forme de lumière.
Luciférase + ATP
Luciférine + O2 → Oxyluciférine + CO2 + Lumière
Cela se passe un peu différemment chez la méduse Aequorea victoria. Alors que la luciférine est «épuisée» après la réaction, la méduse possède une protéine qui peut être recyclée. Cette protéine spéciale nommée aequorine peut être déchargée et chargée avec des ions de calcium.
Les différents types de bioluminescence présents dans la nature indiquent que le phénomène est apparu plusieurs fois de manière indépendante au cours de l’évolution. La couleur de la lumière émise par différents organismes bioluminescents dépend, entre autres, de leur habitat. Les animaux des profondeurs marines émettent pour la plupart de la lumière bleue-verte, comme cette partie de la lumière a la plus grande portée à cet endroit. En outre, la plupart des habitants marins ne peuvent percevoir que cette partie de la lumière. Il existe moins d’espèces terrestres d’animaux bioluminescents, mais ceux-ci brillent avec une plus grande variété de couleurs.
La bioluminescence est bénéfique aux êtres vivants
La bioluminescence remplit de nombreuses fonctions dans la nature. Par exemple, le poisson des abysses Melanocetus johnsonii utilise la bioluminescence comme appât pour attirer les poissons dont il se nourrit. Au sommet de sa tête se trouve une excroissance ressemblant à une antenne, dont l’extrémité brille. A vrai dire, ce n’est pas l’extrémité elle-même qui brille, mais des bactéries qui vivent à l’intérieur.
D’autres êtres vivants utilisent la bioluminescence pour effrayer leurs ennemis, pour trouver un partenaire, pour communiquer ou même pour se camoufler, comme la seiche. Les poissons prédateurs recherchent des ombres à la surface pour trouver des proies potentielles. Les seiches, qui apparaissent comme des «lampes» à la surface, trompent ainsi leurs ennemis. Mais l’utilité de la bioluminescence ne se trouve pas seulement dans la nature.
Les nombreuses applications de la bioluminescence en biotechnologie et en médecine
Les gènes responsables de la bioluminescence ont été isolés et peuvent être introduits par génie génétique dans presque tous les organismes. Ainsi, on peut marquer des substances et des tissus à l’intérieur des êtres vivants et on peut suivre le chemin emprunté par une molécule dans le métabolisme. En 2008, trois chercheurs ont reçu le prix Nobel pour leur découverte de la protéine fluorescente GFP (Green Fluorescent Protein).
Les bactéries bioluminescentes ont une application en biotechnologie. Elles sont par exemple utilisées pour vérifier la qualité des eaux usées. L’intensité lumineuse fournit une indication sur le nombre de bactéries qui se trouvent dans l’eau.
Un sapin de Noël qui s’illumine tout seul?
Le génie génétique permet également de créer des gadgets plutôt abracadabrants, dont on peut se demander s’ils sont vraiment judicieux. Aux Etats-Unis on peut acheter par exemple des poissons d’aquarium modifiés génétiquement qui brillent, et on s’est imaginé remplacer les lampadaires par des arbres bioluminescents.
