Phototaxie

Définition

La phototaxie des pluricellulaires, ou le phototactisme des unicellulaires, est une réaction motrice d'orientation par rapport à la lumière d'organismes se déplaçant librement. La phototaxie est un mouvement en réponse à la lumière. Elle peut être positive (héliotropisme, attraction, par exemple pour les nauplies d'artémia) ou négative (répulsion, aversion) pour l'exposition au soleil. Elle est une des géotaxies.

Cette stimulation, influencée par des différences d'éclairement (gradient d'éclairement), est le complément du phototropisme qui concerne les organismes fixes.

Une phototaxie négative :

La phototaxie peut être négative (fuite vers moins de lumière) ou positive (direction du mouvement dirigée pour se rapprocher de la source lumineuse).

Explications

La phototaxie est une compétence que de nombreuses cellules possèdent pour effectuer des mouvements orientés en réponse à l'intensité de la lumière.

La phototaxie aide les activités (par exemple, la photosynthèse) à la survie des organismes vivants. Les organismes vivants augmentent la probabilité de survie en acquérant une phototaxie adaptée à leur habitat.

Lorsqu'une suspension diluée de micro-nageurs est soumise à un gradient d'intensité linéaire unidimensionnel, un mouvement de particules dirigé vers de faibles intensités est observé en quelques secondes.

Phototaxie positive

La phototaxie positive se réfère au mouvement vers un éclairement plus élevé. Les éléments des cellules photoréceptrices capables de détecter la lumière sont appelés taches oculaires, qui sont les yeux les plus simples et les plus courants de la nature.

Deux types de phototaxie positive sont observés chez les bactéries. La première, la scotophototaxie, n'est observée qu'au microscope. Elle existe lorsque la bactérie flotte dans la zone éclairée, mais lorsqu'elle la quitte, la bactérie change la direction du mouvement et pénètre à nouveau dans la zone éclairée. Le deuxième type de phototaxie, la phototaxie réelle, se manifeste par un mouvement directionnel dans le sens du gradient d'éclairage. Ce processus est similaire à la chimiotaxie positive, à l'exception du fait que les cellules sont attirées par la lumière plutôt que par les produits chimiques.

Phototaxie négative

La phototaxie négative se réfère au mouvement vers un éclairement inférieur, en baisse ou avec avec un seuil de luminosité faible. S'il y a une forte intensité lumineuse, la cellule effectuera ses mouvements dans le sens opposé à la source. C'est une forme de photophobie.

Phototaxie amphitropique

Dans une phototaxie amphitropique, certains organismes d'un groupe d'organismes similaires se déplacent dans le sens d'un éclairement plus élevé et d'autres dans le sens d'un éclairement plus faible.

Phototaxie transversale

Certains organismes se déplacent sous certains angles par rapport à la lumière; dans ce cas on parle de phototaxie transversale.

Exemples avec les micro-organismes

De nombreux microorganismes, avec le phytoplancton et le zooplancton comme exemples marquants, présentent un comportement de phototaxie, c'est-à-dire la capacité d'effectuer un mouvement dirigé dans un gradient de lumière. Pour le prouver, une détection des gradients de lumière peut être obtenue dans un système de microparticules photo-activées synthétiques exposées à un champ laser inhomogène. Une forte réponse d'orientation des particules due aux couples diffusiophorétiques (diffusiophorèse) qui, en combinaison avec une motilité des particules dépendante de l'intensité, conduit finalement à une phototaxie.

Étant donné que les couples d'alignement saturent à des gradients élevés, un mouvement de particules fortement rectifié se trouve même dans des paysages d'intensité asymétrique périodique. Les simulations numériques d'un modèle minimal devraient s'appliquer de la même manière à d'autres mécanismes de propulsion de particules. Puisque les champs lumineux peuvent être facilement ajustés dans l'espace et dans le temps, cela permet d'étendre cette approche aux environnements dynamiques.

Mécanisme (fonctionnement)

Le mécanisme de phototaxie comprend trois étapes principales :

1. absorption de la lumière et réactions primaires dans le photorécepteur;
2. conversion de stimuli et transmission de signaux à l'appareil moteur;
3. changement de mouvement.

Adaptation et réactions

Les organismes peuvent réagir différemment à différents éclairements. Par exemple, certains flagellés montrent une phototaxie positive sous un faible éclairage, une phototaxie négative dans un éclairage plus sombre. Même à différentes longueurs d'onde de lumière, certains organismes réagissent différemment : les bactéries phototrophes réagissent souvent positivement phototactiquement aux longueurs d'onde lumineuses qui sont absorbées par leurs pigments phototrophes, alors qu'elles ne réagissent pas ou négativement phototactiquement avec la lumière d'autres longueurs d'onde.

Différences avec la photocinétique

La phototaxie ne doit pas être confondue avec la photocinétique. Cette forme de réaction à la lumière est indépendante des différences d'éclairement, elle dépend de l'éclairement absolu. La photocinétique est une dépendance de la vitesse de déplacement de l'intensité du rayonnement lumineux. Dans une photocinétique positive, un organisme se déplace plus rapidement avec une lumière plus forte, plus lentement avec une photocinétique négative.

Un certain nombre d'organismes ne se déplacent pas du tout dans l'obscurité (rigidité sombre), d'autres arrêtent leur mouvement dans la lumière (lumière rapide). La courbe résultante d'une photocinétique est généralement une courbe optimale.

En rapport avec "phototaxie"

• photophobie

  

  La photophobie est la peur, l'aversion, la phobie de la lumière. Elle est une intolérance anormale à la lumière. Fréquente chez les personnes atteintes...

• phototactisme

  

  Le phototactisme est une réaction phototactique. C'est un mouvement de réaction motrice, un tactisme, des êtres unicellulaires lorsque intervient un brusque...

• diaphototropisme

  

  Le diaphototropisme est une réponse de phototropisme positif d'un organe végétal qui pousse perpendiculairement (à angle droit) au stimulus lumineux.

• phototactique

  

  Phototactique se dit d'une cellule ou d'un organisme pluricellulaire qui présente une réaction d'orientation à la lumière.