Bioluminescence rouge chez un siphonophore des grands fonds

Les chercheurs en biologie marine estiment que 90 % des animaux des grands fonds sont bioluminescents, c’est-à-dire qu’ils sont capables de produire de la lumière grâce à une réaction chimique se produisant dans leur organisme. Deux espèces chimiques sont nécessaires pour donner naissance à de la bioluminescence : la luciférine dont l’oxydation crée de la lumière et la luciférase, un enzyme qui catalyse cette réaction d’oxydation. La luciférine et la luciférase peuvent coexister au sein d’une même unité appelée photoprotéine. La réaction au sein de cette molécule peut être déclenchée par l’ajout d’un ion au système (souvent un ion calcium). La chimie et l’optique rencontrent alors la biologie marine !

La partie supérieure de la colonie est composée d’anneaux qui propulsent la créature. Les tentacules situées dans la partie inférieure capturent les petits poissons des grands fonds.

Dans la plupart des cas, les scientifiques ignorent l’intérêt pour ces animaux de produire leur propre lumière. Certaines méduses l’utilisent comme moyen de défense : elles luisent pour éclairer leur prédateur et l’exposer à des animaux encore plus gros. Quelques poissons et calmars des grands fonds disposent d’organes luisants qui ressemblent à des leurres, mais ces animaux n’ont jamais été observés en train de les utiliser. La découverte publiée par une collaboration de scientifiques américains (« Monterey Bay Aquarium Research Institute », Californie et Université de Yale) et britannique (« National Oceanography Centre », Southampton) dans le journal Science apporte un nouvel éclairage sur les phénomènes de bioluminescence chez les organismes marins. Grâce un submersible plongeant à des profondeurs comprises entre 1 600 et 2 300 mètres, les chercheurs ont collecté trois spécimens d’une espèce non répertoriée de siphonophore, du genre Erenna. Les siphonophores sont des animaux gélatineux reliés aux méduses bien connues des baigneurs. Les siphonophores vivent en colonie arrangée en chaîne qui peut atteindre plus de dix mètres de long. Les membres de la colonie se spécialisent dans des tâches particulières, par exemple la propulsion ou la nourriture. La plupart des siphonophores sont bioluminescents mais ils sont également extrêmement fragiles, et donc difficiles à remonter à la surface. A la différence de la plupart des membres de l’espèce, les Erenna ne se nourrissent pas de crustacés mais de poissons dont des restes ont été retrouvés à l’intérieur de deux spécimens. Les tentacules des Erenna présentent de nombreuses petites branches (les « tentilla ») terminées par un bulbe contenant des points blancs. Lorsqu’ils sont mis en présence de chlorure de calcium (CaCl2), ces points produisent de la luminescence rouge. Les chercheurs en concluent qu’il s’agit de photophores remplis de photoprotéines régulées par des ions Ca2+. Lorsque les « tentilla » sont jeunes, elles ne contiennent que des tissus bioluminescents mais, une fois matures, elles sont entourées par du matériel fluorescent rouge (le mécanisme de la fluorescence est différent de la bioluminescence puisqu’il correspond à une émission de lumière suite à l’absorption d’un photon). Les chercheurs ont observé la bioluminescence à l’œil nu mais n’ont pu en enregistrer le spectre du fait du faible nombre de spécimens et de la petite taille des photophores. Ils estiment cependant que les spectres de bioluminescence devraient être similaires aux émissions de fluorescence, comme c’est le cas pour d’autres cnidarians.

Leurres rouges luisants et “tentilla”. La forme des leurres rappelle celle des copépodes.

Grâce à d’autres observations, la collaboration américano-britannique a pu proposer une fonction pour la bioluminescence de l’Erenna. En effet, la forme les bulbes luisants rouges n’est pas sans rappeler celle du corps des copépodes, de petits crustacés des grands fonds et une des nourritures principales des poissons des grands fonds. En outre, le mouvement répété d’avant en arrière des « tentillas » produit une lueur traversant l’eau comme des copépodes en train de nager. Les scientifiques suggèrent donc que ces structures bioluminescentes servent de leurres pour attirer les poissons dont se nourrit cette espèce de siphonophore. Ces leurres luisant dans le rouge pourraient également forcer les scientifiques à reconsidérer le rôle de la lumière rouge dans les grands fonds. En effet, la bioluminescence rouge est extrêmement rare et il était communément admis par les scientifiques que les créatures des grands fonds ne pouvaient détecter cette longueur d’onde. Mais il est très difficile de remonter ces créatures à la surface et elles restent mal connues... ainsi, selon les auteurs, le rôle de la lumière visible de longue longueur d’onde mériterait d’être étudié de plus près.

Sources : Science, vol 309, p. 263, 8/07/05, Science ; Optics.org, 14/07/05 ; Monterey Bay Aquarium Research Institute, 7/07/05

Auteur : D^r Anne Prost