Mécanisme de bioluminescence stimulée chez les dinoflagellés

Article sélectionné pour faire la couverture de Physical Review Letters.

La bioluminescence est un phénomène observé chez de nombreux organismes marins leur permettant d’exercer une ou plusieurs fonctions : communication, défense … . Les dinoflagellés sont des organismes unicellulaires eucaryotes que l’on trouve en milieu aquatique. Leur bioluminescence s’observe la nuit avec la particularité d’être stimulée mécaniquement, ce qui rend ces organismes visibles par exemple au passage d’un bateau ou lors du déferlement de vagues.

Le processus interne d’origine biochimique qui contrôle la production de lumière est maintenant connu. Il consiste en l’oxydation d’une protéine, la luciférine, suite à des échanges de molécules au travers des canaux ioniques de la membrane cytoplasmique. Par contre, le lien entre la stimulation mécanique liée à l’écoulement du fluide ambiant et le déclenchement de la bioluminescence est loin d’être clair.

Christophe Raufaste, enseignant-chercheur de l’Institut de Physique de Nice, a collaboré avec une équipe de l’Université de Cambridge (UK) pour mettre au point un dispositif expérimental original permettant d’isoler un organisme unique et de le solliciter à une échelle microscopique, soit avec un écoulement de fluide dirigé, soit avec un contact direct localisé. Dans cette étude, les chercheurs ont montré que la réponse est de type viscoélastique avec un signal lumineux qui dépend à la fois de l’amplitude et du taux de déformation de la membrane cytoplasmique. Entre la perturbation mécanique initiale et le signal lumineux final, au moins trois mécanismes couplés ont été identifiés et caractérisés. Le processus global met ainsi en jeu plusieurs temps caractéristiques: celui de relaxation mécanique de la membrane cellulaire en plus de ceux d’activation et de réinitialisation de la réaction biochimique.


2020-PRL
Légende de la figure : Bioluminescence chez Pyrocystis Lunula. Le dinoflagellé est maintenu par une première micropipette en bas de la figure. Une seconde micropipette placée au-dessus crée un écoulement de fluide dirigé déclenchant la bioluminescence.

 

Référence :

Stress-Induced Dinoflagellate Bioluminescence at the Single Cell Level.

Maziyar Jalaal, Nico Schramma, Antoine Dode, Hélène de Maleprade, Christophe Raufaste, and Raymond E. Goldstein.

Physical Review Letters, le 6 juillet 2020.

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.028102


Conact :

Christophe Raufaste, christophe.raufaste@inphyni.cnrs.fr

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