PHOTOGENÈSE, biologie

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Structure des organes lumineux

L'étude histologique comparée des organes lumineux mène à une première distinction fondamentale, qui n'est pas toujours aisée. Un premier type d'organe lumineux comporte des cellules glandulaires spécialisées dans l'élaboration des produits nécessaires à la luminescence, leur stockage et éventuellement le contrôle de leur réaction. Parmi les organes glandulaires, certains sécrètent un mucus lumineux dans le milieu extérieur ; à cette luminescence extraglandulaire s'oppose la luminescence intraglandulaire, voire intracellulaire.

Un second type groupe des organes hétérogènes, qui hébergent une importante population de bactéries symbiotiques, responsables de la luminescence. Autour des éléments photogènes, qu'ils soient bactériens ou glandulaires, des structures très spécialisées peuvent exister : écrans pigmentaires, réflecteurs, lentilles, filtres, condenseurs... Ces dispositifs dioptriques n'ont qu'un rôle physique sur la lumière, une fois celle-ci produite.

Quelques exemples peuvent illustrer ces types d'organisation variés.

Cellules glandulaires

La Pholade a cinq régions lumineuses ; les plus développées forment deux cordons longitudinaux, à l'intérieur du siphon. Les coupes histologiques montrent deux catégories bien distinctes de cellules glandulaires qui débouchent par de longs collets entre les cellules ciliées de l'épithélium de revêtement. Il n'existe aucune structure dioptrique. Lorsque l'animal est perturbé, les produits de sécrétion accumulés dans les cellules glandulaires sont émis dans la cavité du siphon ; mélangés, en présence d'eau, par les battements ciliaires, ils forment le mucus lumineux.

Des glandes mixtes très comparables aux précédentes, qui donnent lieu aussi à une luminescence extraglandulaire, existent chez des Annélides (Chaetopterus), le balanoglosse, etc. L'Ostracode Cypridina possède, lui, deux glandes distinctes qui s'ouvrent près de la bouche et dont les produits, mélangés, constituent un filament muqueux lumineux laissé par le crustacé en fuite. On considère qu'une glande sécrète la luciférine et l'autre la luciférase.

Le compartimentage des produits nécessaires à la réaction lumineuse est réalisé d'une manière toute différente par les Annélides Polynoïnés (Lagisca, Acholoë), dont la luminescence est typiquement intracellulaire. Dans les élytres, les zones lumineuses ne comprennent qu'un type cellulaire, à l'exclusion de tout tissu à rôle dioptrique. Les photocytes sont des cellules épidermiques modifiées. Plus grands que les cellules banales du tégument, ils contiennent de nombreux grains acidophiles, d'une prodigieuse ultrastructure paracristalline en « cotte de mailles ». Le motif est réalisé par des microtubules ondulés, de 20 nm de diamètre, forme spécialisée du réticulum endoplasmique. La paroi membranaire des microtubules sépare deux produits différents ; on peut imaginer qu'ils réagissent lumineusement, à la suite d'un changement de perméabilité membranaire, et la réaction se développe sur des surfaces considérables par rapport au volume des grains.

Les photophores d'Euphausiacés sont glandulaires. Mais, à l'opposé des exemples précédents, le développement des structures dioptriques y est considérable. Une coque rouge, sphérique, le réflecteur, délimite les photophores. Elle abrite des cellules glandulaires de deux types, disposées radialement. La partie centrale est occupée par un dôme constitué de faisceaux de baguettes creuses, qui jouent sans doute le rôle de tubes conducteurs de lumière ou « guides d'ondes ». Ce dôme coiffe une grande lentille ou cristallin, aux contours admirablement définis, rigoureusement symétriques par rapport à l'axe optique et morphologique. La courbure de cette lentille est modifiée par la constriction de l'anneau lamellaire qui l'entoure. Distalement, des cellules glandulaires forment un ménisque divergent qui obture le photophore. Celui-ci reçoit une importante innervation et baigne dans un sinus sanguin délimité par le tégument, localement transparent et bombé comme une cornée.

Des photophores glandulaires à structures dioptriques très élaborées existent aussi chez certains Téléostéens Stomiatoïdés tels Chauliodus ou Argyropelecus. Les photophores sont aussi délimités par un réflecteur, extérieurement doublé d'une couche pigmentaire opaque. Les cellules lumineuses appartiennent à deux types, groupés en massifs distincts. Une lentille, sertie par un anneau lamellaire, coiffe distalement l'organe. Cependant, l'étude comparée [...]

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Jean-Marie BASSOT, « PHOTOGENÈSE, biologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/photogenese-biologie/