III/- Quels animaux utilisent la bioluminescence et pourquoi ?

A- Les espèces


Peu d'espèces animales utilisent la bioluminescence (1% des êtres vivants) car elle demande énormément d'énergie. Elle est essentiellement utilisée dans des milieux extrêmes qui la rendent indispensable (90% des organismes des mers profondes).

Les espèces bioluminescente sont, pour la plupart, des bactéries. Néanmoins certaines algues et champignons peuvent aussi produire de la lumière par ce type de réaction. En revanche, il y a peu de vertébrés qui utilisent ce procédé à part quelques poissons osseux. Parmi les invertébrés, l'exemple de bioluminescence le plus connu est celui de la luciol. Cet insecte est capable d'émettre des signaux lumineux. Ces émissions lumineuses, proviennent d'un organe spécialisé de l'animal. La bioluminescence peut être discontinue et contrôlée par le système nerveux comme chez la luciole, ou continue comme chez certains poissons. Certains organismes ne sont pas capables de produire leur propre lumière. Ils vivent en symbiose avec des bactéries bioluminescentes, qui produisent de la lumière continue. La couleur de la bioluminescence varie en fonction du milieu de vie, jaune dans les terres, vertes sur les côtés et bleue dans profondeurs.

Les utilités de la bioluminescence peuvent être diverses, attraction , communication, camouflage et répulsion.

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 contourdes 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 en dessous d'eux.

Attraction

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 lampyres qui utilisent un flash périodique au niveau de leur abdomen pour attirer leur partenaire lors de la 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 la France : Porquerolles ... Les micros organismes composant le plancton utilisent la bioluminescence pour être mieux vus des poissons : le poisson, attiré par ses lumières arrive et les avale. La plancton se reproduit plus vite dans l'abdomen du poisson que dans l'eau alentour (présence de bactéries, température plus élévée ...), et il arrive ainsi que dansdes régions ou l'eau est plutôt pure, on puisse voir de petits nuages bleutés se former dans l'eau si on s'amuse à la remuer.

                                                    

Chez le Pholas dactylus, lorsque l'animal est pertubé, les produits de sécrétion accumulés dans les cellules glandulaires sont versés dans un siphon. Ensuite ils sont rejetés dans l'eau de mer avant d'être mélangés entre eux,

On peut voir le même phénomène chez un céphalopode de Méditerranée, l'Heterotheuthis dispar, qui quand il est perturbé émet un nuage lumineux. L'organe lumineux est une grosse glande qui contient un réservoir qui s'ouvre sur la surface du céphalopode par deux trous. Ainsi, la glande évacue des substances lumineuses grâce à ses petits muscles.

Dans la famille des crustacés, l'exemple du Cypridina est le plus connu. On peut voir deux glandes lumineuses situées au dessus de sa bouche et on sait que les cellules sécrétrices en font partie. Ces cellules glandulaires libèrent leur contenu par des pores. A chacun de ces pores est associé un sphincter : il permet ainsi de contrôler le déversement ou non du contenu des pores. Chaque glande contient soit des granules de luciférine, soit des petits granules de luciférase qui tous deux vont se mélanger lors de leur expulsion dans de l'eau de mer.

Répulsion

Certains calmars 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. Elle induit aussi la symbiose entre des bactéries et une espèce hôte et pourrait jouer un rôle dans l'agrégation de colonie.

Il exitse différents types de bioluminescence. En effet, on distingue deux différentes sortes d'organes bioluminescents.

Les premiers sont des organes fait de glandes qui sont spécialisées dans la production et le stockage des substances bioluminescentes. Nous pourrons parler de deux phénomènes, la bioluminescence intra-glandulaire et la bioluminescence extra-glandulaire. Enfin, il existe des organes habités par d'importantes d'importantes populations de bactéries qui sont elle-même responsables de la bioluminescence.

 

B- Luminescence par les cellules glandulaires


Luminescence extra-glandulaire :
Les animaux dotés d'une liminescence extra-glandulaire possèdent des substances lumineuses.Ces glandes, soit unicellulaire, soit pluricellulaires, sont repérables dans des zones bien localisées.
Dans celle-ci , on trouve des cellules qui produisent des "spores" nécessaire à la fabrication de la lumière. Ces substances produites vont être ensuite reservées directement dans le milieu environnant (l'eau de mer) ou va alors se produire la réaction.


On peut illustrer ce cas par plusieurs exemples d'animaux marins : 

Tout d'abord, chez l'Emplectonema (vers marin primitif), les cellules produisant de la lumière (photocytes) sont disposés sur toute la superficie de l'animal.  

 




On a aussi montré la présence de cellules qui sécrètent une matière dont le rôle est d'agglomérer le substrat et l'enzyme créant ainsi la bioluminescence.


La luminescence extra-glandulaire est rare voir inexistante chez les poissons. Il existe tellement de poissons encore inconnus des humains qu'on se poser la question si certains poissons utilise la luminescence extra-glandulaure à profusion. On a déja observé des énigmatiques comme chez le Linophryne Arcturi, qui possède une substance lumineuse sur ses dents , dont l'organisme reste mystérieuse.


Luminescence intra-glandulaire :
Dans la bioluminescence intra-glandulaire, on distingue celle provenant des photocytes et celle des photophores.


Photocytes : Dans certains cas, les produits ne sont pas déversés dans le milieu; La réaction luminescente a lieu dans des cellules spécialisées, les photocytes. On peut qualifier ces cellules de photo-émettrices.

Par exemple, le Pleurobrachia Pileus produit des raies de lueur losqu'elle est soumise à une excitation. Les photocytes sont des élements insérés dans la peau de l'animal.

Photophores : Dans cette luminescence intracellulaire, on trouve aussi des structures dont le rôle est de modifier l'émission lumineuse. Les photophores se présentent alors comme des organes possédant des écrans, des lentilles et des réflécteurs, qui sont bien sûr associés à des groupes de cellules émettrices, les photocytes. Les Céphalopodes en ont une extrème variété et on peut dire que les photophores réprésentent la majeure partie de la présence de bioluminescence chez les animaux marins.



 --> Mais étudier ces organes est d'une très grande difficulté étant donné l'extrème variété et la complexité de ceux-ci.

C- Luminescence par les bactéries

Lorsque l'organisme ne possède pas de photophores, ce sont les bactéries présentes dans l'organisme qui sont responsables des émissions lumineuses.

Parmi les poissons lumineux littoraux, l'Anomalops et le Photoblepharon vivant dans les mers indonésiennes possèdent sous chaque oeil, un grand organe lumineux ovale renfermant une glande composée de nombreux tubes parallèles.

Ces tubes irrigués de sang contiennent des bactéries lumineuses. Chez les Anomalopidac, il existe une paire d'organes lumineux sous la mâchoire inférieure qui renferme des bactéries lumineuses. L'émission de lumière peut être constatée en plein jour aussi bien que dans l'obscurité.