2/ Trois types de bioluminescence

La réaction chimique lors de la bioluminescence peut avoir lieu à l'intérieur de la cellule (intracellulaire) ou à l'extérieur (extracellulaire). Mais la bioluminescence peut être également  générée par des bactéries symbiotiques hébergés au sein d'un organisme.

1/ Intracellulaire :

La bioluminescence intracellulaire est générée par des cellules spécialisées du corps (les photocytes) de certaines espèces pluricellulaires 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 lucioles ou les plaques de guanine de certains poissons).
Les organes responsables d'émissions lumineuses sont les photophores. Ces cellules sont composées d'un réflecteur, de cellules très élaborées formant des couches pigmentaires, de cellules glandulaires et des bâtonnets qui orientent la lumière vers une grosse cellule unique qui joue le rôle de cristallin. La réaction enzymatique qui libère les photons se produit à partir des cellules glandulaires.
Ce type de bioluminescence est celle de nombreuses espèces de calamars.

2/ Extracellulaire :

La bioluminescence extracellulaire est réalisée à partir de la réaction entre la luciférine et la luciférase. Une fois synthétisé, les substances responsables de la production de lumière sont stockées 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. Les substances responsables de la production de lumière sont émises dans l'eau de mer. Leur mélange provoque un nuage lumineux.
Ce type de bioluminescence est commun à quelques espèces de crustacés, aux céphalopodes abyssaux ainsi qu'aux lucioles.

3/ Symbiose avec des bactéries :

C'est le type de bioluminescence le plus répandu du règne animal. La symbiose est une association à bénéfice mutuel, intime et durable entre deux organismes hétérospécifiques (espèces différentes), parfois plusieurs. Les organismes sont qualifiés de symbiotes et ne peuvent survivre séparément. Le plus gros organisme peut être nommé hôte.
À différents endroits du corps, les animaux disposent de petites vésicules, communément appelées photophores qui renferment des bactéries luminescentes.  Elles sont généralement situées le long de la ligne médiane de la paroi abdominale. Ces espèces cohabitent donc avec des bactéries luminescentes, et produisent de la lumière que lorsque que la densité des bactéries est élevée.
Ces dernières sont présentes chez les plantes et les animaux, par exemple au sein du système digestif où elles aident à la digestion des aliments. Les bactéries symbiotiques peuvent également être associées avec d'autres bactéries notamment au niveau des cheminées hydrothermales. Elles sont présentes dans tout le règne animal et affectent soit la nutrition, le développement, la reproduction ou bien l'immunité de l'organisme hôte.

La symbiose peut être de deux types :
- L'ectosymbiose : Le symbiote vit à la surface de l'hôte (ce qui inclut la paroi intestinale et les conduits des glandes exocrines)
- L'endosymbiose : Le symbiote est situé dans l'espace intercellulaire, intracellulaire (intravacuolaire ou libre dans le cytoplasme).
Ce phénomène est uniquement connu chez les animaux marins comme les cténophores, les vers, les mollusques, les échinodermes, les poissons.


  bactéries vibrio fischeri, bioluminescence                                                                          Exemple de bactérie marine Vibrio fischeri : Cette bactérie peut se retrouver libre mais également en symbiose dans des organes particuliers de certains poissons (calmars, céphalopodes). C'est dans cette situation qu'elle est bioluminescente car en forte densité (de l'ordre de 10^10 cellules/mL).
Cette symbiose fournit un environnement riche en nutriments pour les bactéries et permet aux "hôtes" d'échapper à leur prédateurs ; reperés habituellement à cause de leur ombre, les calmars peuvent désormais leur échapper, devenant lumineux grâce aux bactéries.
Ainsi, l'association est à bénéfice mutuel pour les deux espèces.


 

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