Photocyte

Définition

Le photocyte est une cellule productrice de lumière, exploitée chez des organismes émettant une bioluminescence (cténophores, cnidaires, annélides, arthropodes, poissons). La quantité d'énergie produite par un photocyte est proportionnelle à sa surface.

Chez la luciole, un ensemble de cinq molécules sont situées dans photocytes : luciférine, luciférase, adénosine triphosphate (ATP), oxyde nitrique (NO) et oxygène. Ces photocytes tapissent la lanterne de la luciole.

Les photocytes d'une luciole :

rosette de photocytes dans une lanterne de luciole (Photuris sp.). Le croquis idéalisé montre des coupes horizontales et verticales à travers des photocytes (Pho : granules de photocytes) entourant une trachée principale orientée verticalement (MT). Légende = Mit : mitochondries; px : peroxysomes au centre des photocytes (cercles ouverts et ellipses); TB : branche trachéale horizontale; t : trachéole; TEC : cellule terminale trachéale (pointillés clairsemés); tc : cellule trachéolaire (pointillé dense); N : neurone entrant dans la lanterne le long de la trachée principale; ne : neurale (axonale) se terminant à la cellule trachéolaire (points noirs). Barre d'échelle en bas : 5 mm.

Explications

Les photocytes se situent dans des couches sélectionnées de tissu épithélial, fonctionnant individuellement ou en groupe (comme dans une rosette chez les lucioles), ou dans un appareil plus grand (un photophore).

Photocytes de lucioles

Chez les lucioles, les réactions de production de lumière luciférine-luciférase sont confinées aux peroxysomes situés au centre des photocytes. Les mitochondries photocytaires se trouvent dans le cytoplasme périphérique, concentrées en particulier aux endroits proximaux de la trachée et des trachéoles

La communication sexuelle chez la plupart des espèces de lucioles est un dialogue mâle-femelle d'éclairs de lumière bioluminescente précisément chronométrés. Les réactions biochimiques sous-jacentes à la bioluminescence des lucioles sont connues depuis 30 ans. L'oxygène moléculaire nécessaire aux réactifs biochimiques est délivré par un réseau d'arborisations trachéales s'étendant dans tout l'organe lumineux (lanterne). Cependant, les moyens réels par lesquels l'oxygène atteint rapidement les réactifs emballés dans des photocytes spécialisés et le ou les événements spécifiques déclenchés par l'action neuronale n'ont pas été identifiés; la terminaison des axones loin des photocytes a exacerbé ce dernier problème. Un article récent d'un consortium de biologistes cellulaires et évolutionnistes rapporte cependant que l'oxyde nitrique (NO), fabriqué et libéré en réponse à une décharge neuronale, est le chaînon manquant par lequel l'action neuronale dans la lanterne luciole produit un éclair soudain de lumière.

Photocytes de poissons

Malgré la grande diversité des organes lumineux chez les poissons, la structure de base est assez uniforme, qu'il s'agisse de photocytes ou de symbiotes bactériens. La masse photogénique est située au centre et est associée à une lentille externe. Un réflecteur interne est entouré d'une couche pigmentée. L'innervation des capillaires sanguins est également une caractéristique commune. Les organes bactériens de la lumière possèdent généralement une ouverture vers l'extérieur permettant la libération des cellules bactériennes en excès dans l'environnement. Les photophores, à l'exception de ceux des néoscopelides, sont fermés.

Des photocytes et la chambre photogène d'un poisson :

La moitié droite de la chambre photogène représente un organe lumineux intrinsèque avec des photocytes. La moitié gauche de la chambre photogène représente un organe lumineux symbiotique avec une section transversale de tubules remplis de bactéries lumineuses. Les longueurs d'onde produites par la plupart des photocytes sont autour de de 490 nm.

La production de lumière peut d'abord être déclenchée par des impulsions nerveuses qui stimulent le photocyte pour libérer l'enzyme luciférase dans une chambre photogène ("chambre de réaction") de substrat de luciférine.

La majorité des poissons bioluminescents possèdent des tissus lumineux capables de générer de la lumière par eux-mêmes, mais d'autres entretiennent une culture de bactéries symbiotiques lumineuses dans leurs organes lumineux. Les organes lumineux des espèces à bactéries symbiotiques possèdent des conduits dans lesquels ils cultivent des bactéries lumineuses extracellulaires. Dans la plupart des cas, ces bactéries sont des espèces comme Photobacterium, mais Aliivibrio fischeri et éventuellement Vibrio harveyi peuvent également être trouvés en tant que symbiotes dans les organes lumineux de certains poissons lumineux.

Les poissons intrinsèquement luminescents possèdent des photocytes avec la luciférine et la coelentérazine de Cypridina. La luciférine de Cypridina n'est utilisée que par les poissons côtiers des familles Batrachoididae, Pempheridae et Apogonidae, tandis que la coelentérazine a été suggérée chez les Stomiiformes, Myctophiformes et Platytroctidae. Le reste des poissons intrinsèquement bioluminescents peut appartenir au type coelentérazine ou luciférine inconnue.

En rapport avec "photocyte"

• luciole

  

  La luciole est un insecte coléoptère ailé de la famille des lampyres qui émet une lumière jaune-verte.

• lampyre

  

  Un lampyre (Lampyris noctiluca) est un coléoptère de la famille des Lampyridés dont les femelles émettent une lumière phosphorescente verte.

• photophore

  

  Un photophore désigne un organe biologique producteur de lumière, un organe lumineux ou un organe responsable de la bioluminescence chez de nombreux animaux.

• ver luisant

  

  Un ver luisant est un coléoptère des familles Lampyridae ou Phengodidae qui produit une lueur verdâtre ou bleuâtre pour attirer les mâles (phosphorescence...