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Quand la bioluminescence révèle les pollutions…

ActualitéClassé sous :zoologie , bioluminescence , Vibrio fischeri

Quel point commun peut-il y avoir entre la bioluminescence des organismes vivant à de grandes profondeurs et l'étude de la pollution d'un estuaire ? À priori, aucun ! C'était vrai jusqu'à ce que Edith Widder, spécialiste en bioluminescence, ne développe une nouvelle technique de détection de la pollution dans des sédiments à partir de bactéries luminescentes sensibles à des composés chimiques toxiques.

Photographie des colonies de la bactérie bioluminescente Vibrio fischeri à la lumière du jour (à gauche) et à l'obscurité (à droite). Le phénomène de bioluminescence (production de lumière par des organismes vivants) est donc visible sur la partie droite de la photo. © J.-W. Hastings, université d'Harvard et E.-G. Ruby, Université d'Hawaï, pour la National Science Foundation

Quatre-vingt dix pourcent des espèces animales vivant dans les grandes profondeurs peuvent être bioluminescentes. C'est-à-dire qu'elles produisent de la lumière. Une lumière qui peut être utilisée pour se camoufler, pour attirer des congénères ou des proies, pour la communication visuelle ou tout simplement pour repousser un prédateur. Pour beaucoup d'espèces de poissons et de céphalopodes, la lumière est produite par une bactérie symbiotique appartenant à l'espèce Vibrio fischeri et qui sont hébergées par des organes lumineux de l'hôte. Cette bioluminescence a été étudiée pendant plus de trente ans par Edith Widder, spécialiste de ce domaine. Le New-York Times a décidé de lui consacrer un article ce 20 décembre en décrivant la reconversion de cette scientifique dont le nombre de plongées réalisées à grandes profondeurs dans un submersible se compte en centaines. 

Il faut bien l'avouer, le lien avec l'étude de la pollution des sédiments rencontrés au fond des estuaires n'est pas encore évident. Forte de ses expériences, Edith Widder a décidé d'employer les bactéries bioluminescentes pour détecter et mesurer les pollutions. Son protocole est simple : des sédiments (de la boue) sont prélevés au fond des estuaires puis mélangés avec les bactéries produisant de la lumière. La lumière émise par les bactéries est alors observée et quantifiée au moyen d'un photomètre. La présence de polluants cause la mort des bactéries et par conséquent, une diminution de la lumière émise est observée. Ainsi, en étudiant l'importance et la vitesse de la perte de luminosité, il est possible de quantifier la présence des polluants et de se faire une idée approximative de la concentration des polluants.

Photographie d'un poisson appartenant à l'espèce Chlorophthalmus agassizi capable de produire de la bioluminescence. Le nom de genre Chlorophtalmus fait référence aux yeux verts de ces poissons dans le noir. © NOAA

Utilisation de la bioluminescence : une révolution dans le domaine ?

Cette technique présente un avantage non négligeable. Les mesures peuvent être faites très rapidement alors que l'analyse des sédiments en laboratoire nécessite plusieurs jours. De plus, en couplant ses observations écotoxicologiques, réalisées presque en temps réel, avec la pose de capteurs mesurant la vitesse et la direction des courants d'eau, il est possible de déterminer rapidement la source de la pollution. Par ailleurs, l'évaluation des polluants présents dans les sédiments donne une meilleure indication sur l'état de santé des cours d'eau par rapport à des mesures effectuées sur des échantillons d'eau. En effet, alors que les polluants dilués dans l'eau peuvent rapidement disparaître, les éléments chimiques toxiques présents dans les sédiments sont amenés à subsister au sein des cours d'eau durant de plus longues périodes.

Edith Widder a validé ses expériences en étudiant la pollution présente au sein de l'Indian River Lagoon. Ce site, qui est en fait composé de trois lagons de plus petites tailles, est situé sur la façade atlantique de la Floride aux États-Unis. Grâce à ses bactéries, elle a pu rapidement mettre en évidence l'importance de la pollution de cet espace naturel par des métaux lourds et par des éléments tels que les nitrates ou le phosphate. Ces pollutions ont tendance à se concentrer à des endroits précis du site. Il faut se souvenir qu'une concentration trop importante en nitrates et en phosphates peut être responsable du développement d'un phénomène d'eutrophisation.

Cette technique présente un dernier avantage non négligeable. Elle peut rendre la pollution visible au grand public très simplement. Montrer visuellement, et non pas par des chiffres, l'importance de la pollution qui nous entoure ne serait-il pas une solution pour nous pousser à faire des efforts ? 

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