Première approche de la bioluminescence chez un anthozoaire benthique, la plume de mer, Pennatula phosphorea

La bioluminescence est un phénomène commun au sein du milieu marin. En effet, cette production de lumière est présente à de nombreux échelons des réseaux trophiques et peut se rencontrer dans diverses zones de l’océan comme par exemple chez des organismes abyssales, benthiques ou encore mésopélagiques. Aujourd’hui, les connaissances sur ces espèces bioluminescentes peuvent être très développées ou au contraire très faibles. C’est notamment le cas de la plume de mer Pennatula phosphorea. En effet, cet anthozoaire benthique bioluminescent faisant partie de la famille des Pennatulidae fut l’objet d’une seule étude, en 1958, par Nicol. Cette présente étude aura donc pour but de développer les connaissances concernant la bioluminescence de Pennatula phosphorea. Pour ce faire, trois aspects furent explorés : le système bioluminescent, le contrôle de la bioluminescence et la localisation des sites bioluminescents. Tout d’abord, le système bioluminescent fut investigué via des réactions croisées coelentérazine et Renilla luciférase. Ce système fut investigué car il est à l’origine de la bioluminescence d’espèces proches de la plume de mer au sein de l’ordre des pennatulacées telles que Renilla reniformis. Les résultats obtenus ont confirmé ce système. Pennatula phosphorea utilise la coelentérazine comme substrat bioluminescent et une luciférase de type Renilla comme enzyme au sein de ses pinnules et de son rachis. De plus, la réalisation de western blot a permis le marquage de la Renilla luciférase au sein du rachis et des pinnules de Pennatula phosphorea. Ensuite, des tests pharmacologiques réalisés en luminométrie ont permis de déterminer l‘implication de catécholamines (adrénaline, noradrénaline) mais également de l’octopamine dans le contrôle de la bioluminescence de Pennatula phosphorea. Enfin, des immunohistofluorescences in toto ont été réalisées dans le but de localiser la luciférase au sein des tissus de Pennatula phosphorea. Le marquage de la luciférase fut observé à la base des tentacules des polypes et au sein du rachis. En plus de ce marquage, une autofluorescence fut observée aux mêmes endroits que le marquage de la luciférase. L’ensemble des résultats obtenus lors de cette étude permet donc une caractérisation de la bioluminescence de Pennatula phosphorea. En effet, cette espèce produit de la lumière via la réaction de coelentérazine et de luciférase de type Renilla au niveau du rachis et à la base des tentacules des polypes, le tout étant sous un contrôle nerveux catécholaminergique. Bioluminescence is a common phenomenon in the marine environment. Indeed, this production of light is present at many levels of food webs and can be found in various areas of the ocean such as abyssal, benthic or mesopelagic organisms. Today, the knowledge on these bioluminescent species can be very developed or on the contrary very weak. This is notably the case for the sea pen Pennatula phosphorea. Indeed, this bioluminescent benthic anthozoan belonging to the Pennatulidae family was the subject of a single study, in 1958, by Nicol. This study will thus aim to develop the knowledge concerning the bioluminescence of Pennatula phosphorea. To do so, three aspects were explored: the bioluminescent system, the control of bioluminescence and the location of bioluminescent sites. First, the bioluminescent system was investigated via coelenterazine and Renilla luciferase crossed reactions. This system was investigated because it is at the origin of the bioluminescence of species close to the sea pen in the Pennatulaceae order such as Renilla reniformis. The results obtained confirmed this system. Pennatula phosphorea uses coelenterazine as a bioluminescent substrate and a Renilla-like luciferase as an enzyme within its pinnules and rachis. In addition, western blot analysis allowed the detection of Renilla luciferase in the rachis and pinnules of Pennatula phosphorea. Then, pharmacological tests realized in luminometry allowed to determine the implication of catecholamines (adrenalin, noradrenalin) but also of octopamine in the control of the bioluminescence of Pennatula phosphorea. Finally, in toto immunohistofluorescences were performed in order to localize luciferase within the tissues of Pennatula phosphorea. The luciferase labeling was observed at the base of the polyp tentacles and within the rachis. In addition to this marking, autofluorescence was observed at the same locations as the luciferase marking. All the results obtained during this study allow a better understanding of the bioluminescence of Pennatula phosphorea. Indeed, this species produces light via the reaction between coelenterazine and Renilla luciferase at the level of the rachis and at the base of the polyps tentacles, the whole being under a catecholaminergic nervous control.