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Lumière solaire, couleur et fluorescence des coraux

Dossier - L'incroyable fluorescence des coraux
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La fluorescence des coraux est un phénomène étrange et mystérieux. Ces organismes marins peuvent en effet prendre des couleurs bien surprenantes pour le plus grand plaisir de nos yeux. Découvrez toute la beauté de la fluorescence des coraux au travers de somptueuses images.

  
DossiersL'incroyable fluorescence des coraux
 

Si la lumière solaire nous apparaît comme blanche, elle est en fait composée de l'ensemble du spectre de couleurs, allant des ultraviolets aux infrarouges en passant par le rayonnement visible. Cela s'exprime par exemple lors de la formation d'un arc-en-ciel lorsque la lumière blanche est décomposée par l'action des gouttes de pluie. Ce phénomène explique la fluorescence des coraux.

Fungia scutaria est un corail dur formé d’un seul polype et capable de se déplacer. © Guillaume Holzer - Coral Guardian - Tous droits réservés - Reproduction interdite

Les différentes couleurs de lumière sont définies par des longueurs d'onde différentes dont l'œil humain ne perçoit qu'une partie, celles comprises entre 390 et 760 nm. (voir le schéma 1 ci-dessous).

© Coral Guardian

Le schéma ci-dessus montre le maxima de sensibilité des récepteurs qui sont responsables de la vision des couleurs chez l'Homme (Penzlin et al. 2004). Plus courtes sont les longueurs d'onde, plus la lumière contient d'énergie.

L’œil humain perçoit les couleurs grâce à trois types de cellules visuelles qui atteignent leur sensibilité maximale dans les zones de longueurs d'onde bleue, verte et rouge. Il s'ensuit une impression de couleur blanche lorsque tous les types de récepteurs sont stimulés de manière égale. S'il n'y a aucun de ces récepteurs qui sont stimulés, nous percevons alors le noir. Chaque couleur primaire est révélée grâce à la stimulation des cellules visuelles correspondantes, et lorsque différents types de récepteurs sont stimulés, nous percevons des couleurs secondaires.

Le poisson-clown et les caroténoïdes

Le poisson-clown obtient sa coloration orangée grâce aux caroténoïdes, des pigments présents chez de très nombreux organismes vivants. Ils sont par exemple responsables de la coloration de certains légumes comme les carottes mais également d'animaux comme les flamants rose. Ces derniers doivent leur rose intense à la consommation d'algues et crustacés riches en caroténoïdes. Les caroténoïdes absorbent les longueurs d'onde des lumières bleues et vertes.

Ce pigment réfléchit les rayonnements jaunes et rouges tandis qu'il absorbe les bleus et verts, contribuant ainsi à exciter ses électrons qui, en revenant à leur état initial, délivrent de l'énergie sous forme de chaleur. En revanche les rayonnements réfléchis rouges et jaunes stimulent les récepteurs de la lumière verte de nos yeux et les récepteurs rouges (en plus grande mesure) de sorte que nous en retirons une impression d'orangé.

Epicystis crucifer est une anémone des caraïbes très urticante. © Guillaume Holzer - Coral Guardian - Tous droits réservés - Reproduction interdite

Si nous éclairons nos poisson-clowns à l'aide d'une lumière bleue (ex. tubes actiniques), celle-ci sera totalement absorbée par les pigments à la surface de sa peau et très peu de lumière sera réfléchie.. Il s'ensuit que la stimulation des récepteurs responsables de la perception de la couleur de nos yeux est faible, et les poissons nous paraissent noirs (voir schéma 2 ci-dessous).

© Coral Guardian

Le schéma 2 ci-dessus montre le spectre d'absorption du bêta-carotène, pigment présent chez les poissons clown, et montre que le pigment absorbe les rayonnements bleus et verts.

Les tentacules de l'anémone Entacmea quadricolor

Par contre, les tentacules de l'anémone-hôte Entacmea quadricolor dans laquelle nagent les poissons clown paraissent oranges sous cette lumière bleue. Il s'agit d'une émission de fluorescence où la lumière émise possède moins d'énergie que le rayonnement d'excitation des pigments comme expliqué plus haut.

Entacmea quadicolor est une anémone multicolore abritant souvent le fameux poisson clown. © Guillaume Holzer - Coral Guardian - Tous droits réservés - Reproduction interdite

Cette photo montre une Entacmea quadricolor en aquarium avec un éclairage bleu Bersub (440 nm : Réceptivité maximale). Le spectre d'excitation de la protéine fluorescente orange d'Entacmea quadricolor donne des éclaircissements sur quelques propriétés d'absorption du pigment; la stimulation maximale de la fluorescence a lieu avec une lumière bleue, et le spectre d'émission montre quelle est la longueur d'onde émise par le pigment fluorescent suite à la stimulation lumineuse.

L'Entacmea quadricolor possède plusieurs pigments fluorescents qui émettent une lumière jaune, rouge-orangée et verte après stimulation par la lumière bleue (Wiedenmann et al. 2002). Ce processus a aussi lieu lors d'un éclairage à la lumière blanche, mais en plus de la fluorescence, les longueurs d'ondes rouges-orangées sont réfléchies.

Une haute diffusion des longueurs d'onde

Ces hautes diffusions de certaines longueurs d'onde confèrent aux pigments fluorescents un « effet-néon ». Si ces pigments sont en concentration plus faible ou si ils possèdent structurellement un pouvoir lumineux plus faible, la fluorescence sera masquée par les rayonnements réfléchis de la lumière du jour.. Cet effet est bien connu des plongeurs qui constatent, par exemple, que certains coraux et cérianthes apparaissent fluorescents à des profondeurs supérieures à dix mètres. À cette profondeur les pigments fluorescents sont stimulés par la lumière bleue, sans que les rayonnements d'autres zones spectrales puissent couvrir la lumière fluorescente.

La fluorescence peut aussi être rendue visible par la lumière ultraviolette. Ces longueurs d'ondes ne sont pas, ou à peine visibles pour l'œil humain. Ainsi le rayonnement ultraviolet (UV) ne peut mettre en évidence aucune forme, et de ce fait la fluorescence d'un objet particulier devient d'autant plus perceptible. Cet effet a été exploité dans les bars et les discothèques avec l'installation de tubes néons diffusant une lumière dite « noire ». Ils font ressortir l'éclat des dents, la clarté de certains vêtements ou boissons. Néanmoins le rayonnement UV est nocif pour notre santé et celle des animaux. Il est donc important d'utilisé des rayonnements légèrement au-dessus. Jusqu'à aujourd'hui, le seul fabricant de phares sous-marins bleus non-UV est Bersub Dive Light, qui se situe à 440nm, fréquence de réceptivité maximale pour la fluorescence.