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Fluorescence, bioluminescence et phosphorescence : quelle différence ?

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
 

La fluorescence n'est visible que pendant la durée d'éclairement avec des lampes adaptées. Si cette source lumineuse est éteinte, la fluorescence disparaît. En dehors de la fluorescence on observe deux autres types de production de lumière chez les invertébrés : la bioluminescence et la phosphorescence.

Au sens strict, la bioluminescence est la production active de lumière par des organismes vivants. La « luminescence marine », qui est produite par des algues unicellulaires comme Noctiluca miliaris (Eckert & Reynolds 1967) est un des exemples les plus connus de bioluminescence.

Heliofungia-sp. © Guillaume Holzer - Tous droits réservés - Reproduction interdite

On peut observer cette luminescence active chez les invertébrés, lorsque par exemple, la nuit en Méditerranée, on presse délicatement entre deux doigts la méduse Pelagia noctiluca : le chapeau de l'animal produit pendant un court moment une lueur bleue. Au cours de cette expérience il faut se tenir à distance des tentacules fortement irritants - l'animal n'est pas appelé pour rien dans le langage populaire « méduse de feu » !

Favia-sp. est un corail dur à croissance lente vivant en colonie. © Martin Colognoli - Coral Guardian - Tous droits réservés - Reproduction interdite

La luciférase à l’origine de la bioluminescence

D'autres exemples d'animaux bioluminescents sont bien connus des scientifiques et plongeurs tels que les pennatules Pennatulea phospshorea, Veretillum cynomorium et Renilla reniformis. L'hydropolype Obelia geniculata et l'hydroméduse Æquorea victoria produisent de la lumière suite à des frottements mécaniques. Au contraire de Pelagia noctiluca ces dernières espèces produisent une lumière verte (Hastings & Morin 1998). Dans tous ces cas, c'est une enzyme, la luciférase qui est à l'origine de la bioluminescence suite à l'activation d'un ensemble de processus biochimiques propres à l'espèce en question.

L'intérêt qu'on certains organismes bioluminescents à utiliser la GFP (Protéine fluorescente verte) a longtemps interpelé les scientifiques. Dans le cas de Renilla reniformis il a été établi que la quantité de lumière émise est supérieure en présence de GFP. Ceci est dû au fait que la bioluminescence va exciter la GFP, qui a son tour va émettre de la lumière, venant s'additionner à celle produite par la luciférase (Ward & Cormier 1979).

Ricordea-sp. est un corail mou (dépourvu de squelette calcaire) aux couleurs parfois très intenses et variées. © Martin Colognoli - Coral Guardian - Tous droits réservés - Reproduction interdite

Différence entre phosphorescence et fluorescence

Dans le cas de la phosphorescence les mécanismes physiques sont très proches de la fluorescence. Ici aussi les électrons sont maintenus dans un état de stimulation grâce à l'absorption de la lumière. Cependant, ils ne retournent pas immédiatement à leur état initial comme dans le cas de la fluorescence mais avec un temps de retard impliquant que la lumière est émise avec le même retard.

Après l'extinction de la source de lumière stimulante, les substances phosphorescentes prolongent la production de luminescence, qui peut s'étaler dans le temps de quelques secondes à plusieurs heures.

Dans la vie de tous les jours nous pouvons expérimenter la phosphorescence à travers certains objets comme ces petites étoiles décoratives à coller qui luisent dans l'obscurité. Les signalisations de détresse utilisent aussi souvent des matériaux phosphorescents. Différents pigments chez les invertébrés sont également phosphorescents mais il est difficile de les percevoir à l'œil nu.

Les squelettes de coraux durs constituent une exception : si on expose un fragment de squelette à une lumière noire ou à un rayonnement ultraviolet, on peut observer, après l'extinction de la lumière, une restitution intensive de lumière. Cette lumière ne dure cependant que quelques secondes.