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22 juin 2007 5 22 /06 /juin /2007 21:00
Qu'est ce que la bioluminescence chez les poissons abyssaux ?

 

La bioluminescence, émission de lumière visible par des organismes vivants, est une propriété partagée par des bactéries, des champignons et des animaux. L'émission de lumière est continue chez les bactéries et les champignons, mais, chez les animaux, elle est déclenchée par une stimulation mécanique, électrique ou thermique.

Le mécanisme chimique de la bioluminescence est, dans ses principes, le même chez toutes les espèces : une protéine est oxydée par une enzyme, puis elle revient à sa forme stable en émettant un photon. D'autres molécules sont parfois nécessaires au déroulement de la réaction : par exemple, chez les lucioles, un composé de la luciférine et de l'acide adénosine triphosphorique est oxydé, la lumière étant émise par la réaction inverse.

Chez les poissons, la molécule oxydée est la luciférine. Elle est transformée par une stimulation en oxyluciférine, en présence d'oxygène, par l'enzyme spécifique, la luciférase. Cette oxyluciférine, très instable, est retransformée par la réactrion inverse en luciférine, avec émission d'un photon, dont la longueur d'onde varie entre 440 et 500 nanomètres (plage de couleurs bleu à vert). Les strucutres précise de la luciférine et de la luciférase varient selon les espèces de poissons.

La bioluminescence de plusieurs familles de poissons est produite par les bactéries symbiotiques. Ainsi, l'espèce Photobacterium phosphoreum est présente dans les organes lumineux des Macrouridés, des Opisthoproctidés et des Cérates. La lumière, émise en continu, est filtrée par le poisson au moyen de cellules pigmentées en noir, qui la masque plus ou moins.

Chez la plupart des poissons et des crustacés, les cellules émettrices de lumière, les photocytes, sont rassemblées dans des photophores. Dans ces organes de quelques millimètres de long, des couches réfléchissantes et semi-réfléchissantes guident la lumière vers l'extérieur en la modulant. Chez les poissons-haches, la lumière sort de la cavité où elle est produite par des tubes dont la surface interne est très réfléchissante et la face externe semi-réfléchissante. L'intensité de la lumière émise par le poisson diminue à mesure que l'angle de la direction d'émission avec la verticale augmente. Cette répartition reproduit l'illumination sous marine ambiante.

 

 

Exemple du poisson-hache : détail d'un photophore, ainsi que des angles de réflexion de la lumière émise

Extrait de Pour la Science - n° 239 - Septembre 1997

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17 juin 2007 7 17 /06 /juin /2007 21:00
Les Poissons bioluminescents fossiles des Carpates (Roumanie)

 

L'origine des poissons d'eaux profondes est d'autant plus facinante qu'elle demeure en partie enigmatique. La vie n'est pas apparue dans les abysses où les conditions sont difficiles ; les poissons actuels des profondeurs sont les descendants d'espèces d'origine littorale. Ces poissons ont gagné les profondeurs à la suite de variations climatiques ou de changement du niveau des mers, par exemple à la suite de l'enfoncement d'îles oudes zones continentales, ou lors des baisses de niveau dues aux glaciations. Les espèces entraînées dans les zones profondes qui y ont survécu, se sont adaptées et diversifiées, profitant de l'espace libre et de la fixité du milieu (niche écologique non exploitée avant l'arrivée de ces poissons dans les abysses).

 

L'ADAPTATION DES POISSONS AUX ABYSSES

Les paléontologues pensent que les premiers poissons lumineux datent de la fin de l'ère mésozoïque (environ 75 millions d'années). Ces poissons abyssaux ont survécu à la phase d'extinction massive de la limite Crétacé - Tertiaire puisqu'on les retrouve dans l'Oligocène (-35 millions d'années) des Carpates en Roumanie, possédant des organes lumineux qui sont proches de leurs descendants actuels. Ils appartiennent à quatre familles :

1/ Famille des Myctophyidae - Ordre : Myctophiformes - Poissons lanterne

2/ Famille des Gonostomatidae

3/ Famille des Photichthyidae

4/ Famille des Sternoptychidae - Ordre des Stomiiformes - Poissons dragon

Paradoxalement, au début du siècle, certains de ces poissons ont été classés en fonction de leur forme, parmi les poissons d'eau douce du genre Leuciscus, ceux qui a entraîné des ibnterprétations paléo-écologiques erronées.Ainsi les sédiments de l'Oligocène de la formation ménilitique des Carpates ont été longtemps considéré comme le résultat d'une sédimentation dans des milieux d'eau douce ; Hypothèse corroborée par la découverte d'insectes, de plantes et de plumes d'oiseaux.

Dans les années 30, le paléontologue tchèque, Vladimir Kalabis, identifia des organes lumineux conservés sur les poissons fossiles provenant de l'Oligocène de Moravie (République Tchèque) et révisa les descriptions anciennes des représentants fossiles de la famille des Myctophidae.

 

LA BRANCHE NORD DE TETHYS

Aujourd'hui, le caractère marin des sédiments de l'Oligocène qui appartiennent à la formation menilitique des Carpates est reconnu. Cette formation présente des faciès lithologiques uniques le long de tout l'arc des Carpates, et elle est caractérisée par la présence de membre siliceux auquel la formation doit son nom : le terme "ménilite" a été appliqué à des concrétitions siliceuses trouvées dans les argiles schisteuses de Ménilmontant ( J.C Delamétherie, 1797). Les sédiments des Carpates sont les vestiges de la Mer dite Paratéthys, qui était la branche Nord de la mer à laquelle a été donné le nom mythologique de Téthys et qui, il y a une centaine de millions d'années, séparait les continents Nord et Sud. La formation de la chaîne alpine a refermé lentement cet espace marin, mais, à l'Oligocène, la Paratéthys regorgeait encore de poissons. Le milieu calme permettait une sédimentation fine, et aucun organisme prédateur ne vivait sur les fonds où l'oxygène était absent. La fossilisation est donc remarquable et les organes lumineux sont conservés. L'ensemble des poissons osseux et des requins qui accompagnent les poissons lumineux est constitué de formes pélagiques (évoluant en pleine mer) ; la composition de cette faune fossile correspond à des conditions écologiques de faunes océaniques contemporaines.

La bioluminescence est la capacité de certains organismes à produire de la lumière (fonction très répandueconnue chez plus de 700 genres végétaux et d'animaux). Dans l'obscurité des fonds océaniques, la bioluminescence est un caractère commun aux animaux vivants à des profondeurs supérieures à 200 mètres, correspondant à la zone aphotique (sans lumière).

Le mécanisme de la bioluminescence est bien connu : les animaux sont capables de produire de la lumière avec un rendement de 99% (c'est à dire bien meilleur que les dispositifs techniques actuels). La conservation des organes lumineux à l'état fossile renseigne sur l'anatomie fonctionnelle qui permet la détermination de la position systématique des poissons et l'interprétation des paléo-environnements.

 

Espèce : Capros longirostris - Oligocène - Roumanie  

Extrait de Pour la Science - n° 239 - Septembre 1997 - Photo personelle extraite de ma collection

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