PHOTOGENÈSE, biologie

2.  Mécanismes biochimiques de la photogenèse

À la fin du xix^e siècle, le physiologiste lyonnais Raphaël Dubois reçoit de la Jamaïque quelques pyrophores. Il prélève des organes lumineux, les broie dans un mortier avec un peu d'eau froide. À condition de ne pas être privé d'oxygène, le broyat émet une vive lueur qui persiste plusieurs minutes, puis décline. L'expérience est recommencée, mais en effectuant le broyat dans de l'eau chaude : la luminescence est alors totalement inhibée. Cependant, Dubois a l'idée d'ajouter un peu de l'extrait à l'eau chaude à la préparation maintenant sombre qui avait été traitée par l'eau froide ; la luminescence est ranimée d'une manière spectaculaire. Dubois conclut que la réaction lumineuse implique deux produits. L'un, thermostable, la luciférine, n'est présent qu'en quantité limitée, ce qui explique le déclin de la réaction dans l'eau froide. L'autre, la luciférase, est détruit dans l'extrait à l'eau chaude qui préserve, par contre, la luciférine.

Ce test « luciférine-luciférase » a été la clef des recherches biochimiques sur la luminescence pendant plusieurs décennies. Il s'est révélé positif dans le cas des lucioles, des cypridines, de la pholade, et formellement négatif dans d'autres. La luciférine se combine avec la luciférase ; l'ensemble réagit avec l'oxygène pour former un complexe oxydé ; la luciférine convertie émet un photon. On connaît la structure chimique des luciférines chez quelques organismes lumineux. 

•  Divers systèmes luminescents

Les réactions biolumineuses connues peuvent être rangées en cinq catégories (Hastings).

Oxydation de la luciférine

Le meilleur exemple de réactions d'oxydation de la luciférine est celui de Cypridina, intensément étudié au Japon (Nagoya). La luciférase, purifiée, a un poids moléculaire de 50 000. La luciférine, dont la structure est totalement élucidée, a pour formule brute C₂₂H₂₇ON₇.