La luminescence rouge de la fourrure sous UV: une caractéristique commune aux mammifères ?

Publié par Isabelle le 15/05/2022 à 13:00
Source: CNRS INEE
Des travaux récents ont mis en évidence que la fourrure de diverses espèces de mammifères brille dans de jolies nuances de rose et de rouge lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV. Pour élucider la cause de ce phénomène inattendu, une collaboration internationale impliquant des chercheurs des laboratoires IPANEMA et PPSM et la société PorphyChem a identifié la source de cette luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui...). Plutôt que de servir une fonction écologique, comme on le supposait auparavant, l'équipe déduit que le phénomène résulte de la gestion des déchets de porphyrines par l'organisme, suggérant que ce processus de stockage est répandu chez les mammifères. Ce travail est publié dans le journal Integrative Zoology.


La nature est extrêmement riche en couleurs. Dans des conditions de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) naturelle, l'oeil humain est capable d'apprécier toute la palette (La Palette est un café-restaurant situé dans le 6e arrondissement de Paris, au croisement...) de la nature grâce aux propriétés d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) et réflexion des colorants. Cependant, l'utilisation de la lumière UV peut déclencher une émission qui offre une nouvelle visualisation de certains colorants autrement invisibles. Selon un processus connu sous le nom de photoluminescence, certaines molécules absorbent la lumière UV et réémettent de la lumière du domaine visible jusqu'au proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...).

La photoluminescence est un phénomène bien connu chez les animaux invertébrés ; les scorpions, par exemple, émettent une lumière bleue lorsqu'ils sont exposés aux UV. Au cours des deux dernières années, plusieurs scientifiques ont fait de nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) passionnantes de la luminescence chez divers mammifères, tels que les hérissons, les écureuils volants et même l'énigmatique ornithorynque (L'Ornithorynque (Ornithorhynchus anatinus) est une espèce de mammifère semi-aquatique...) à bec (Un bec, au sens strict, est une structure anatomique externe qui permet la prise alimentaire et...) de canard (Les canards sont des oiseaux aquatiques au bec caractéristique, domestiqués ou non. Le...). En plus de donner lieu à des photographies colorées, le phénomène a suscité l'intérêt de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) et du public. La photoluminescence a-t-elle une fonction écologique, comme on le suggère souvent ?

Une collaboration internationale, impliquant des chercheurs d'institutions d'Allemagne, de France, de Suisse, de Suède et de Norvège, a travaillé sur le sujet. Des études antérieures ont observé la photoluminescence chez des mammifères nocturnes, mais ont noté que des espèces apparentées proches qui sont actives pendant la journée ne sont pas luminescentes. Ces études ont proposé que la photoluminescence joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle écologique, par exemple comme moyen d'attirer les partenaires et de communiquer avec les membres de la même espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...), ou pour se camoufler.

Cette nouvelle étude rejette cette hypothèse, car les conditions requises pour générer une photoluminescence que d'autres animaux peuvent percevoir (c'est-à-dire une source suffisamment intense d'UV dans une zone autrement sombre, comme utilisé dans ce travail) sont peu susceptibles de se produire en environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) naturel.

L'équipe a recherché à identifier les composés chimiques générant de la photoluminescence par la mise en oeuvre des approches d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) et de spectroscopie, initialement conçues par l'équipe d'IPANEMA pour la caractérisation de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) anciens, pour étudier des spécimens de musée couplée à des mesures de spectroscopies disponibles au PPSM. L'imagerie a permis à l'équipe de mieux visualiser et localiser les zones luminescentes, tandis que la spectroscopie a permis d'identifier in situ les porphyrines libres comme étant les luminophores. Les porphyrines servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) d'éléments de base pour plusieurs protéines vitales (Les Vitales sont un ordre de plantes dicotylédones. Cet ordre a été réintroduit...) dans la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) des mammifères, comme l'hémoglobine du sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...), et de nombreux organes les produisent facilement. Cependant, la surproduction de porphyrines peut entraîner des lésions cutanées graves, entre autres maladies.

L'équipe a également observé une perte rapide de la photoluminescence lors de l'exposition à la lumière en laboratoire. Cela les a conduits à proposer que les mammifères puissent éliminer les porphyrines en utilisant leurs fourrure comme stockage temporaire, jusqu'à ce que les porphyrines se dégradent sous la lumière du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). La photoluminescence observée serait donc un phénomène fortuit sans fonction intrinsèque, concluent les scientifiques.

Comme les mammifères étudiés qui stockent des porphyrines dans leurs poils sont de lointains parents, les chercheurs en déduisent que cette stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) de stockage est répandue chez les mammifères. Ils s'attendent donc à ce que d'autres mammifères photoluminescents soient signalés à l'avenir. En outre, cette nouvelle hypothèse permet d'expliquer pourquoi les mammifères nocturnes sont luminescents alors que leurs parents diurnes ne le sont pas - les deux stockent des porphyrines dans leur fourrure, mais la dégradation est beaucoup plus rapide sous rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement...).

Laboratoires CNRS impliqués:
- Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) photonique d'analyse non-destructive européen des matériaux anciens (IPANEMA, CNRS / Ministère de la culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses...) / MNHN / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) VSQY)
- Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (PPSM, CNRS / ENS Paris-Saclay)

Référence:
Séverine L. D. TOUSSAINT, Jasper PONSTEIN, Mathieu THOURY, Fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) glowing under ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur...): in situ analysis of porphyrin Accumulation in the skin appendages of mammals. Integrative Zoology.

Contact:
Mathieu Thoury - Institut photonique d'analyse non-destructive européen des matériaux anciens (IPANEMA - CNRS/Univ Versailles St-Quentin/MNHN) - mathieu.thoury at synchrotron-soleil.fr
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