I/-Qu'est-ce que la bioluminescence ?

A- Explications

C'est la production et l'émission de lumière par un organisme vivant résultant d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie en énergie lumineuse.

 A l'origine, le composé chimique de la luminescence est la luciférine. En s'oxydant avec l'intervention de la luciférase (enzyme), celle-ci émet de la lumière. La majorité des émissions lumineuses marines appartiennent au spectre lumineux du bleu et du vert, les longueurs d'onde qui peuvent être transmises aisément à travers l'eau. Plus rarement, certaines espèces émettent dans le rouge ou dans l'infrarouge. Ainsi plus de 90% des espèces abyssales ont cette capacité de bioluminescence.

Il existerait 3 types de bioluminescence :

- Intracellulaire: Générée par des cellules spécialisées du corps de certaines espèces pluricellulaires dont la lumière est émise vers l'extérieur à travers la peau.

- Extracellulaire: Réalisée à partir de la réaction entre la luciférine et la luciférase. Une fois synthétisé, chaque composant est stocké dans des glandes de la peau. L'expulsion et le mélange de chaque réactif à l'extérieur produit des nuages lumineux.

- Bactéries symbiotiques: Ce phénomène est uniquement connu chez les animaux marins comme les vers, les mollusques et les poissons. Il semble que ce soit le plus répandu du régne animal.

A différent endroits du corps, les animaux disposent de petites vesicules qui renferment des bactéries luminescentes. De plus les organes lumineux sont généralement reliés au système nerveux ce qui permet à l'animal de contrôler l'émission lumineuse.

Il ne faut pas confondre cette bioluminescence avec la fluorescence qui est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'exitation, et permet de caractériser un matériau.

B- La luminescence

La luminescence est la propriété qu'ont certaines substances à restituer sous forme de photons d'énergie d'origine non thermique une partie de l'énergie absorbée au cours d'une exitation de tupe divers. Il s'agit donc de la désactivation d'une molécule exitée vers un état énergétique moins élevé. Il existe une multitude de processus d'exitation pour provoquer la luminescence.

Par exemple, une exitation de type chimique donnera lieu à de la chimiluminescence ou à de la bioluminescence, alors qu'une exitation par échauffement sera caractérisée par de la thermoluminescence.

Principe.

Lorsqu'ils sont exités, les atomes ou les molécules absorbent certaines fréquences du rayon incident correspondant aux transitions possibles entre les niveaux d'énergie de l'atome et de la molécule. Autrement dit, suite à cette absorption, les atomes isolés vont atteindre un niveau d'exitation plus élevé, ils seront en sur-exitation. Quand ils retournent (les atomes isolés ou les molécules) dans leur états fondamentaux (initiaux), cela peut se faire de 2 manières :

- De façon directe, en émettant un photon d'énergie égale à l'énergie absorbée lors de l'exitation. C'est le cas notamment de la bioluminescence. A indirectement, en passant par des niveaux intermédiaires, donc en émettant plusieurs photons d'énergie inférieure à celle de l'exitation initiale.

- Indirectement, en passant par un état méta-stable à la suite d'une collision inter-atomique (peu probable). La luminescence est qualifiée de fluorescente ou de phosphorescente selon le fait que le phénomène cesse ou persiste lorsque la source d'exitation est coupée.

Dans les tubes appelés communément "néon", une tension excitatrice (électrique) ionise les atomes du gaz (argon+mercure) qu'ils contiennent. Les électrons arrachés lors de cette ionisation entrent en collision avec d'autres atomes de mercure dans un état excité.Leur désexcitation produit un rayonnement UV qui ne traverse pas le verre (état matastable). Ces rayonnements UV excitent alors la poudre fluorescente se trouvant sur la paroi des tubes. Ensuite, cette poudre se désexcite en émettant de la lumière visible.