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La bioluminescence Jacques Livage Collège de France www.ccr.jussieu.fr/lcmc rubrique cours du Collège de France.

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1 La bioluminescence Jacques Livage Collège de France rubrique cours du Collège de France

2 Aristote Luminescence de la mer lorsquon agite leau due à des micro-organismes planctoniques

3 Thomas Bartholin ( ) de luce animalium 1647 luciole

4 Robert Boyle ( ) Montre que la bioluminescence de champignons ou de bactéries ne se produit quen présence doxygène

5 Raphael Dubois 1886 Deux fractions d un broyat dorganes luminophores de lucioles 1. la luminescence cesse au bout dun certain temps 2. mis dans l eau bouillante de donne pas de luminescence la luminescence réapparaît Réaction enzymatique substrat non sensible à la chaleur enzyme dénaturée à 100°C 1. la luminescence cesse épuisement du substrat 2. Eau bouillante dénaturation de lenzyme 1(enzyme) + 2 (substrat) la luminescence réapparaît

6 Bioluminescence luciférine peroxyluciférine [P*] P + h luciférase O2O2 Catalyse enzymatique (luciférase) de loxydation dun substrat (luciférine) par loxygène rendement 90%

7 Loxydation peut être précédée dune activation du substrat (luciole) Activation de la luciférine par lATP en présence dions Mg 2+ formation dun complexe luciférine-luciférase-AMP et élimination de pyrophosphate Oxydation de la luciférine en peroxyluciférine

8 relaxation du complexe activé avec émission de photons cyclisation du peroxyde puis décarboxylation

9 bactéries Grande variété de luciférines célentérazine dinoflagellés lucioles vargulin

10 Ver luisant femelle du Lampyre (coléoptère) Les organes luminescents sont situés dans les 3 derniers segments de labdomen Lampyris nocticula

11 Lœil du mâle est très gros de façon à mieux percevoir les signaux lumineux de la femelle Lampyris nocticula mâle ailé

12 Lucioles nombreux signaux périodiques émis simultanémente et en phase par l ensemble des mâles auxquels la femelle répond pour attirer les mâle Le mâle vole tandis que la femelle reste à terre larve luciole

13 La recherche(12.04)

14 La femme fatale Thomas Eisner et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94 (1997) 9723 Photuris versicolor Après laccouplement, la femelle émet des signaux correspondant à dautres espèces de lucioles afin dattirer leurs mâles et de les dévorer

15 Photinus ignitus Photinus marginellus Ces lucioles produisent des substances (pyrones stéroïdiennes) qui les protègent contre leurs prédateurs (araignéees, grives, …) Protection de la femme fatale et de sa descendance 15

16

17 Le railroad worm (phengodidae) tête abdomen 650 nm 570 nm double luminescence rouge ( 550 nm) sur la tête verte ( 620 nm) sur le reste du corps

18 Les railroad worms : phengodidae Luminescence de E. coli génétiquement avec les gènes responsables des luminescences rouge et verte Du railroad worm Phrixotrix

19 Bactéries génétiquement modifiées avec les gènes responsables de la bioluminescence de l Aequorea victoria Green Fluorescent Proteins Aequorea victoria

20 O. Lev et al. Chem. Mater. (2002) Fluorescence des bactéries génétiquement modifées Fluorescence après différents temps d incubation mn 260 mn 340 mn 420 mn 480 mn Green Fluorescent Protein Réponse de E. coli à laddition des protéines Souche de E. coli porteuse du plasmide pPBG11 cultivée en présence de linducteur de protéines GFP

21 La bioluminescence est très répandue Bactéries Champignons

22 Insectes luciole ver luisant

23 Bioluminescence marine

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