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Et la lumière fut... L'énergie chimique extraite des molécules organiques par les êtres vivants sert à de multiples fonctions. Elle est transformée en énergie thermique (permettant de maintenir constante la température du corps chez les oiseaux et les mammifères), en énergie mécanique (déplacement), en énergie électrique (chez certains poissons elle permet de détecter des proies ou de communiquer), voire en énergie lumineuse. Cette dernière propriété est plus répandue qu'on ne le pense en général puisqu'elle existe chez plusieurs centaines d'espèces vivantes aussi diverses que des bactéries, des champignons et des animaux. La lumière produite par les être vivants présente l'inhabituelle caractéristique d'être froide comme a pu l'expérimenter quiconque a déjà tenu une luciole dans sa main.

Pour l'Homme qui connaît essentiellement des sources de lumière chaudes (soleil, feu, et plus récemment, ampoules électriques) cette curiosité a toujours été un sujet d'étonnement. En réalité, il n'en est rien. Prix Nobel de Chimie 2008 : une méduse fluorescente récompensée. Article rédigé par Nicolas Lévy (professeur agrégé responsable du site ENS-DGESCO CultureSciences-Chimie), basé sur les communiqués de presse et les informations de l' Académie Royale des Sciences de Suède, relu par Jean-Bernard Baudin (Sous-directeur du département chimie de l'ENS de Paris) .

Le Prix Nobel de Chimie 2008 a été attribué au japonais Osamu Shimomura (Marine Biological Laboratory, Woods Hole, USA & Boston University Medical School, Boston, USA) et aux américains Martin Chalfie (Colombia University, New York, USA) et Roger Y. Tsien (University of California, San Diego, La Jolla, USA) pour la découverte et le développement de la protéine fluorescente verte GFP (Green Fluorescent Protein).

Dans les années 1960, Osamu Shimomura débute l'étude de la méduse bioluminescente Aequorea victoria sans se douter de la révolution scientifique que cela va provoquer. Figure 1. 2. Cette année, le Prix Nobel de Chimie récompense une découverte à l'effet similaire sur le monde scientifique. La protéine fluorescente verte « GFP  « La GFP – pour Green Fluorescent Protein – fut décrite pour la première fois en 1962. Découverte par le japonais Osamu Shimamura dans une espèce de méduse bien particulière, Aequorea victoria, elle possède comme son nom l’indique l’étonnante particularité d’être une protéine fluorescente.

Pendant 30 ans, cette protéine est restée une simple curiosité ; on ne sait même pas ce que sa fluorescence peut apporter aux méduses. Et pourtant à partir de 1992, la GFP est devenue en quelques années l’un des outils les plus puissants de la biologie moléculaire et cellulaire. A tel point qu’elle fut l’objet du prix Nobel de chimie en 2008. C’est quoi un truc « fluo » ? Avant de détailler les merveilles de la GFP, voyons un peu ce que signifie « fluorescent ». Un exemple bien connu de fluorescence, ce sont nos bons vieux feutres fluos. L’encre jaune fluo réémet donc plus de jaune qu’elle n’en reçoit, d’où son aspect « plus jaune que jaune ». Revenons maintenant à notre GFP. Festival de couleurs. Luminescence_tous. Lucioles et bioluminescence. 4. Comment les animaux synthétisent-ils cette lumière ? - La Bioluminescence.

Tricoire. Un outil pédagogique original : la bioluminescence. Des figures de plus haute résolution sont accessibles en cliquant sur les figures. Introduction Les êtres vivants sont le siège de transformations énergétiques particulièrement efficaces comparativement aux machines que l'Homme fabrique dont les rendements sont très faibles. La possibilité de transformer directement de l'énergie chimique en énergie mécanique, électrique ou lumineuse sans passer par un intermédiaire thermique explique en partie cette performance.

Parmi toutes les formes d'énergie ainsi produites, l'une d'entre elles est particulièrement étonnante : c'est l'émission de lumière. Il s'agit toujours de lumière froide démontrant ainsi que la transformation de l'énergie chimique en énergie lumineuse n'est pas due à l'excitation thermique intermédiaire des électrons contrairement à ce qui se passe dans une ampoule électrique. Le premier livre consacré à cette question fut De Luce Animalium du hollandais T. I - Bases biochimiques R. II - Applications pédagogiques Matériel Protocole. Fonctions dans le monde vivant - LA BIOLUMINESCENCE ET L'HOMME. La bioluminescence est un phénomène réalisé par plusieurs animaux, sa fonction varie selon les espèces, et quelquefois chez une même espèce ce phénomène à une multifonction.

Fonction défensive : Le camouflage utilisé par certains animaux pour se dissimuler, ce phénomène est souvent observé dans les profondeurs marines. Certains animaux possèdent sur leur face ventrale des parties bioluminescentes, En effet si l'on observe par le dessus un animal, utilisant ce procédé, situé entre 300 et 1000 mètres de profondeur, on le verra comme une silhouette plutôt sombre se sculptant sur le fond sombre. A l'inverse, si on l'observe par le dessous, on le verra comme une silhouette claire se fondant dans la lumière du jour. La proportion des zones bioluminescentes présentent chez ces animaux varient selon leurs profondeur, à mesure que la lumière du jour disparaît. Photoblepharon Le Photoblepharon possède lui, un organe lumineux qui fonctionne en permanence. Fonction attractive : Baudroies Abyssales. 2/ Trois types de bioluminescence - La 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. 2/ Extracellulaire : 3/ Symbiose avec des bactéries :

L'utilisation de la Bioluminescence chez les différents organismes - TPE sur la bioluminescence. Les lucioles : des insectes brillants…ou l’histoire secrète de Lucie Hole. - PERCEPTION. Les lucioles, insectes fantastiques et fascinants peuplent nos forêts. L’étude des ces insectes ’brillants’ peut intéresser des enfants de tout âge. Les plus jeunes, partiront à la recherche des lampes des lutins de la forêt. Les plus âgés, tenteront de comprendre le mode de vie de ces insectes, le but de l’émission de la lumière et pourront essayer d’évaluer l’impact de l’activité humaine.

On retrouvera au fil des paragraphes la vie de Lucie Hole… La lumière du vivant : la bioluminescence La bioluminescence ou « lumière du vivant » est l’émission, par des organismes vivants, de lumière visible. Bactéries bioluminescentes Colonie de bactéries bioluminescentes identifiées par satellite dans le golfe persique (Photo : Miller et Haddock, 2005). Lucie Hole a-t-elle l’exclusivité sur la lumière ? Ver chemin de fer Femelle Phengodidae (Rail road worm ou ver chemin de fer), les anneaux de son corps émettent une lumière verte tandis que la lumière émise par sa tête est rouge.

Lucie Hole Aristote. Pourquoi certains soldats blessés pendant la guerre de Sécession luisaient dans la nuit ? Des milliers de soldats ont été blessés au cours de la bataille de Shiloh, le 6 et 7 avril 1862, 150 ans aujourd’hui, un affrontement crucial dans la guerre de Sécession, la guerre civile américaine. Les médecins, des deux côtés, ont été très vite dépassés et de nombreux blessés ont dû patienter un certain temps avant d’être soignés. Certains des soldats de Shiloh étaient assis dans la boue pendant deux jours de pluie et des nuits d’attente pour que les médecins se déplacent vers leur position.

A la tombée de la première nuit, certains d’entre eux ont remarqué quelque chose de très étrange : leurs blessures rayonnaient, jetant une lueur bleue dans l’obscurité du champ de bataille. Plus étrange encore, lorsque les troupes ont finalement été transférées dans des hôpitaux sur le terrain, ceux dont les plaies brillaient eurent un meilleur taux de survie et ont vu leurs plaies se cicatriser plus rapidement et plus proprement que leurs collègues non illuminés. 379016g-24a44.qxd. BIOLUMINESCENCE : Structures des organes lumineux. 2. Structures des organes lumineux L'étude histologique des organes lumineux révèle une extraordinaire variété.

À partir de structures d'organisation relativement simple, se diversifient des organes de complexité croissante par l'acquisition de dispositifs tels que : lentille, condenseur, filtre coloré, réflecteur, écran pigmentaire... Si la combinaison de ces dispositifs est la base de la variété des systèmes, on peut toutefois ne leur accorder qu'un intérêt secondaire, puisqu'ils n'interviennent qu'une fois la lumière produite.

C'est donc à la production de lumière qu'il faut s'intéresser afin de dégager les bases d'une classification des organes lumineux encore appelés photophores. Ainsi un premier type comporte des cellules glandulaires, spécialisées dans l'élaboration des produits nécessaires à la luminescence, leur stockage et éventuellement le contrôle de leur réaction. 2.1. 2.1.1. Chez les crustacés, l'exemple de l'ostracode Cypridina est le plus étudié. 2.1.2. 2.2. Imagerie cellulaire et tissulaire - UMR 3215 (pict-IBiSA) | Unité Génétique Biologie du Développement. Mots-clés vidéo-microscopie, microscopie confocale, ablation cellulaire, imagerie du développement, traitements et analyses d’images Les missions du plateau d'imagerie : apporter des technologies de pointe et une expertise en microscopie optique et en analyse d'images, aux chercheurs de l'unité de l'Institut Curie et aux chercheurs externes,former, aider et conseiller les utilisateurs,maintenir un parc technologique de pointe,réaliser des développements techniques, technologiques et logiciels,participer à des projets scientifiques,enseigner et de transmettre les connaissances.

Fig.2: Follicules ovariens de drosophile Le service d'imagerie de l'Unité de Biologie du Développement et Génétique travaille en étroite collaboration avec les équipes de recherche de l'unité, pour leur offrir des outils dédiés à l'imagerie cellulaire des processus biologiques pendant le développement d'organismes vivants (Fig. 2). Utilisations de la bioluminescence de la luciole par les chercheurs - La bioluminescence de la luciole. A quoi sert la bioluminescence pour les chercheurs ? I. Introduction : Le système bioluminescent le plus anciennement étudié et l'un des mieux connus est celui mis en jeu par les coléoptères:les lucioles.La bioluminescence, émission de lumière froide par des êtres vivants, fait partie de ces phénomènes biologiques qui suscitent une foule de travaux de recherches fondamentale et appliquée et ouvrent la voie à diverses applications pédagogiques.En provoquant l’étonnement par son caractère spectaculaire et esthétique elle contribue à stimuler la curiosité et le désir de comprendre.

Les applications de la bioluminescence développées pour la biochimie, la biologie moléculaire et les biotechnologies (dosage de divers métabolites, gènes rapporteurs, sondes marquées, détection de contaminations bactériennes etc.) constituent des outils puissants de plus en plus utilisés dans les laboratoires de recherche et dans l’industrie en particulier pour éviter le recours aux marqueurs radioactifs.

II. ENG113-3. Luminesc. La nature bioluminescente. BIOLUMINESCENCE : Réactions biochimiques. 1. Réactions biochimiques Les mécanismes chimiques du phénomène sont mis en évidence dès la fin du siècle dernier, par le physiologiste Raphaël Dubois. Celui-ci observe une réaction lumineuse de quelques minutes en réalisant un broyât d'organes lumineux de Pyrophorus (Coléoptère), mélangés à un peu d'eau froide. Ce broyât réalisé dans de l'eau chaude ne produit pas de réaction lumineuse. La bioluminescence est inhibée. Dubois a alors l'idée d'ajouter un peu de l'extrait à l'eau chaude, à la préparation traitée à l'eau froide, dont la luminescence a disparu, ce mélange réanime la luminescence.

Le mécanisme général des réactions bioluminescentes résulte de la combinaison de la luciférine avec la luciférase, l'ensemble réagissant avec l'oxygène pour former l'oxyluciférine énergétiquement instable. Il faut toutefois préciser que le couple luciférine-luciférase ne présente pas de structure unique. Les différents systèmes de bioluminescence sont présentés selon les types de réaction (cf. La bioluminescence de la luciole et son utilisation pratique. Voir aussi : Infographie moléculaire : les molécules impliquées dans la bioluminescence de la luciole Introduction La bioluminescence, émission de lumière froide par des êtres vivants, est un phénomène très répandu dans la nature : plusieurs centaines de genres animaux et végétaux sont capables d'émettre de la lumière qu'ils utilisent selon les cas aux fonctions de relation, de nutrition ou de reproduction.

Dans certains cas, son rôle exact n'a pas encore été déterminé. Les programmes de lycée ne prévoient pas l'étude des modalités spécifiques par lesquelles se réalisent les grandes fonctions des êtres vivants mais s'attachent plutôt à leurs principes généraux de fonctionnement. Aussi, l'étude de la bioluminescence en tant que telle n'est pas prévue dans le second cycle et nous ne l'entreprendrons pas ici. Il est possible de se procurer chez les fournisseurs spécialisés les produits nécessaires pour réaliser la photogenèse biologique in vitro. II- Bioluminescence et enzymologie Résultats. Liciférine et luciférase. Les composés chimiques à l'origine de la luminescence sont la luciférine (protéine substrat) et la luciférase (enzyme biocatalyseur).

Lorsque ces deux protéines se rencontrent, elles s’associent en un complexe qui catalyse la réaction d’oxydation (perte d'un ou plusieurs électrons par une molécule) de la luciférine par le dioxygène (O2). Cette oxydation fait passer la luciférine d’un état stable à un état électroniquement excité et instable. En retournant à son état stable, la luciférine émet un photon qui produit une lumière dans les spectres du bleu et du vert généralement. Le complexe luciférine–luciférase se désassemble en générant une molécule de CO2. Animation Coxcorns Schéma général de la réaction chimique chez les lucioles Photynus Pyralis 1ère réaction (1ère ligne) : Catalysée par la luciférase et les ions Mg2+, la Luciférine est activée.

Réaction simplifiée : (Luciférine + ATP + Mg2+) + (Luciférase + O2) ----> (Oxyluciférine + Photons) + Luciférase (Substrat) (Enzyme) (Produit) TPE LA BIOLUMINESCENCE.