Bionique  

Bioluminescence des organismes marins

Seiches et calmars lumineux

Euprymna scolopes, Abralia veranyi,

BIONIQUE : Petit observatoire des inventions de la nature

Des formes de bioluminescence sont produites par des mollusques marins céphalopodes comme les calmars teuthides ( de l’ordre Teuthida, apparu au début du Jurassique) et les seiches sépioles (de l’ordre Sepiolida) du genre Euprymna (Euprymna scolopes par exemple.

  JPEG - 17.2 ko
Bioluminescence

Les calmars teuthides (300 espèces), apparentés aux seiches, sont pélagiques, vivant parfois de façon isolée mais le plus souvent en bancs.

Ce sont des mollusques à coquille interne. Les calmars (ou calamars) du latin calamarius, ont des nageoires triangulaires et leur coquille interne est réduite à une plume cornée. On les appelle aussi encornet. Les calmars littoraux atteignent 50 cm mais certaines formes de haute mer dépassent 15 m.

Les calmars teuthides, mollusques céphalopodes capable de bioluminescence, cumulent parfois deux des trois moyens mis à leur disposition par la nature pour émettre de la lumière :

  • soit posséder des photophores,
  • soit vivre en symbioses avec des bactéries lumineuses Vibrio fischeri,
  • soit pouvoir éjecter comme des sécrétions un nuage de boue de bactéries lumineuses.

La bioluminescense présentée par certains êtres vivants, dont des bactéries, est due à l’émission de photons par une molécule organique, la luciférine, excitée à la suite d’une réaction d’oxydation catalysée par une enzyme, la luciférase). L’oxygène est indispensable pour la production de lumière.

Les petits calmars « lucioles du Japon » (Abralia veranyi), remontent chaque année vers les eaux peu profondes pour se reproduire. Pour eux, c’est dangereux de nager à quelques centaines de mètres sous la surface. Les prédateurs (chasseurs de viande vivante) qui se trouvent en contrebas pourraient voir, au-dessus d’eux, en ombre chinoise, les calmars se détacher sur le faible fond de lumière qui filtre de la surface. Pour passer inaperçu, le calmar Abralia veranyi clignote grâce à une multitude de photophores sur sa face ventrale, qui émettent une lumière bleue ou verte dont Abralia veranyi contrôle l’ intensité pour l’adapter à la lumière ambiante. En cas de menace, Abralia veranyi sécrète dans l’eau salée un nuage de particules lumineuses masquant sa fuite.

Abralia veranyi, le calmar-luciole du Japon, a le corps couvert de minuscules photophores clignotants. En cas de menace, Abralia veranyi sécrète un nuage de particules lumineuses masquant sa fuite.  JPEG - 19.2 ko
Le calmar-luciole du Japon
Abralia veranyi, le calmar-luciole du Japon, a le corps couvert de minuscules photophores clignotants. En cas de menace, Abralia veranyi sécrète un nuage de particules lumineuses masquant sa fuite.

Watasenia scintillans (firefly squid) (Berry, 1911), du genre Watasenia (Ishikawa, 1914), tout petit, 7,6 cm à maturité et qui ne vit qu’un an dans l’Océan Pacifique Ouest à des profondeurs de 183 à 366 m. est capable de bioluminescence par les photophores dont sont munis chacun de ses tentacules. Chaque flash de lumière attire des touts petits poissons dont se nourrit le calmar. Watasenia scintillans fait partie de la famille des Enoploteuthidae (Pfeffer, 1900), comme Abralia veranyi, Abraliopsis, et Enoploteuthis leptura.

Vampire Squid, le calmar vampire, Vampyroteuthis infernalis, qui vit entre 600 et 1500 m. de profondeur, produit un flash rapide et lumineux pour désorienter son agresseur en l’eblouissant, ce qui lui laisse le temps de s’eclipser.

La bioluminescence, lumière vivante froide, émise par les organismes vivants, dont les seiches et calmars, céphalopodes marins de l’ordre Teuthida, est la seule source de lumière dans les profondeurs des abysses.

Sepioteuthis lessoniana dans sa forme adulte  JPEG - 14.2 ko
Calmar lumineux
Sepioteuthis lessoniana dans sa forme adulte

Chez les mollusques bioluminescents céphalopodes, dans l’ordre des Teuthida, le petit calmar de verre (Cranchiidae) dont le corps est transparent, contrôle sa flottabité verticale à partir d’une petite poche remplie d’un fluide composé d’ammoniac. En outre, ce calmar est capable de bioluminescence.

Le petit « calmar de verre », glass squid, qui fait partie du plancton bioluminescent, contrôle sa flottabilité verticale par une vésicule remplie d'un fluide avec de l'ammoniac.  JPEG - 41.9 ko
Flotaison verticale
Le petit « calmar de verre », glass squid, qui fait partie du plancton bioluminescent, contrôle sa flottabilité verticale par une vésicule remplie d’un fluide avec de l’ammoniac.

La petite seiche (ou calmar) Euprymna scolopes dont le corps est couvert de photophores, des organes lumineux hébergeant des bactéries luminescentes (Vibrio fisheri), est capable d’ejecter un nuage liquide de bioluminescence pour effrayer ses prédateurs.

La petite seiche Euprymna scolopes est capable d'éjecter un nuage de bactéries lumineuses pour surprendre ses prédateurs et se donner le temps de prendre la fuite.  JPEG - 29.7 ko
nuage lumineux
La petite seiche Euprymna scolopes est capable d’éjecter un nuage de bactéries lumineuses pour surprendre ses prédateurs et se donner le temps de prendre la fuite.

Certains calmars utilisent des boues de bactéries bioluminescentes pour repousser les attaques de leursprédateurs, de la même façon que d’autres calmars utilisent leur encre : un nuage de luminescence est expulsé par l’animal, déroutant le prédateur et permettant au calmar de prendre la fuite en toute sécurité.

On peut voir le phénomène chez un céphalopode de Méditerranée, l’Heteroteuthis dispar, qui quand il est perturbé émet un nuage lumineux de bactéries symbiotiques. L’organe lumineux est une grosse glande (un photophore) qui contient un réservoir qui s’ouvre sur la peau du céphalopode par deux orifices. Ainsi la glande évacue des substances lumineuses grâce à ses muscles.

Chez le Pholas dactylus, lorsque l’animal est perturbé, les produits de sécrétion accumulés dans les cellules glandulaires sont versés dans un siphon musculeux. ensuite ils sont rejetés dans l’eau de mer et se mélangent entre eux.

Sepioteuthis lessoniana

Les céphalopodes luminescents cumulent parfois deux des trois moyens mis à leur disposition par la nature pour émettre de la lumière :

  • soit posséder des photophores,
  • soit vivre en symbioses avec des bactéries lumineuses, dont Vibrio fischeri,
  • soit pouvoir éjecter comme des sécrétions un nuage de boue de bactéries lumineuses.

À ces changements de teinte s’ajoutent des irisations dues à des phénomènes physiques d’interférences produites par de fines lamelles disposées les unes sur les autres au-dessous des cellules colorantes. Le dessous du corps est presque toujours plus clair que le dessus, afin de fournir un camouflage aussi bien vu d’au-dessus (le dos sombre se confond avec l’obscurité des grands fonds) que vu d’au-dessous (le ventre clair se confond avec la luminosité de la surface).

Photophores sur la peau d'un calmar  JPEG - 18 ko
Bioluminescence
Photophores sur la peau d’un calmar

La plupart des calmars ou teuthides (Teuthida) vivant dans les grandes profondeurs possèdent des photophores sur la peau (calmars bijoux) ou dans le corps (calmars perlés). Ils peuvent allumer ou éteindre leurs lumières à leur guise selon le niveau d’éclairement ambiant et masquer ainsi leur présence aux prédateurs autant qu’aux proies. Certains possèdent des photophores oculaires et s’en servent pour repérer une proie, en estimer la taille et la distance à parcourir, comme le calmar colossal.

Chez certaines espèces de céphalopodes, aussi bien dans l’ordre des teuthides, comme chez l’espèce Euprymna scolopes, que dans d’autres ordres comme chez les sépiolides, des bactéries symbiotiques les aident à produire leur bioluminescence (par création de luciférases oxydant les luciférines), comme Vibrio fischeri, un bacille à l’origine de la découverte de la détection du quorum.

The gonatid squid Gonatus sp.

Des livres sur le sujet de la bioluminescence et des organismes lumineux, à commander chez votre libraire ou à consulter dans les bibliothèques de prêt :

  • « Le monde lumineux des océans » de Catherine VADON, océanographe maître de conférences spécialisée dans la diffusion des connaissances au Museum National d’Histoire Naturelle.
    Livre de Catherine VADON, édité chez Belin en 2010, disponible à la librairie du Museum National d'Histoire Naturelle de Paris.  JPEG - 40.1 ko
    Le monde lumineux des océans
    Livre de Catherine VADON, édité chez Belin en 2010, disponible à la librairie du Museum National d’Histoire Naturelle de Paris.
  • « Les animaux phosphorescents » écrit par Anita Ganeri, illustré par Obin, Roger Stewart et Peter Sarson, traduit de l’anglais par Nicolas Dupin (titre original : « Creatures that glow »), Editions Epigones, 1996.
    le titre original du livre d'Anita Ganeri est « Creatures that glow », ce qui est plus exact que « phosphorescents ».  JPEG - 40.2 ko
    Les animaux phosphorescents
    le titre original du livre d’Anita Ganeri est « Creatures that glow », ce qui est plus exact que « phosphorescents ».
 

Répondre à cet article