Qu’est-ce que la bioluminescence ?

La bioluminescence est une caractéristique que l’on retrouve sur toute la planète et très souvent parmi les espèces marines vivant dans les profondeurs. En effet, on estime que dans l’océan, à partir de 4 000 mètres sous la surface, près de 75 % des espèces sont capable de produire de la lumière. Les cnidaires par exemple (coraux, méduses, anémones de mer…) seraient à 97 % bioluminescents. Plus commun dans votre jardin, le groupe des lucioles peut aussi émettre de la lumière. Très peu d’espèces aériennes sont dotées de cette capacité.

Pour être bioluminescents, les organismes vivants peuvent adopter l’un de deux procédés actuellement connus.  

Le premier, le plus courant, est celui de la réaction entre un produit chimique, une luciférine, et une enzyme, une luciférase. Ce type de réaction peut prendre des formes très différentes par la diversité des combinaisons possibles. En effet, il existe au moins une trentaine de luciférines, appartenant toutes à des groupes chimiques pouvant être très distincts. Les luciférases, ces enzymes clefs de la réaction de bioluminescence, sont aussi très diversifiées. Dans l'océan, la lumière émise selon ce procédé sera bleue : elle est en effet beaucoup plus visible dans l’eau que les autres couleurs. Sur terre, cette couleur est plus souvent jaune ou verte. 

Le second procédé se passe en 2 étapes.  
Tout d’abord, l’organisme émet un photon bleu selon le procédé décrit ci-dessus. Cependant, celui-ci n’a même pas le temps de "quitter" l’organisme car il est immédiatement absorbé par une autre molécule : une protéine fluorescente verte ("Green Fluorescent Protein", aussi connue sous l’acronyme GFP). Après cette absorption d'énergie, la molécule fluorescente se retrouve dans un état excité et émet un photon qui, cette fois, quitte l’organisme. Ce photon émit sera d’une énergie plus faible que celui reçu : la lumière produite sera donc verte. Aujourd'hui, les cellules productrices de lumière chez les espèces bioluminescentes sont désignées comme des "photocytes". Ces cellules peuvent être isolées, ou bien être toutes regroupées dans un seul organe.

Apparition du caractère de la bioluminescence 

La diversité des fonctions et des mécanismes de production de lumière par les organismes démontre que l’apparition de la bioluminescence s’est faite plusieurs fois, de façon indépendante et dans des embranchements d’espèces très différents. On date pour l’instant au Précambrien la première apparition de la bioluminescence.  

La bioluminescence n’est pas de la fluorescence ! 

Attention, la fluorescence naturelle existe aussi, pour autant il ne s’agit pas du même mécanisme. La fluorescence naturelle signifie qu’une molécule de l’organisme (comme le fluor) absorbe de l’énergie lumineuse (comme celle de la lumière bleue provenant du soleil) et devient excitée. Ensuite avec un délai plus ou moins long, cette molécule se désexcite et émet de l’énergie (moins que celle qu’elle a captée) sous forme d'un photon. L’organisme peut ainsi émettre du vert, du jaune, du rouge… Ce mécanisme est utilisé par certains animaux dans le cadre de la communication et de la reconnaissance des individus.