Les bactéries bioluminescentes

[invite65c99408]

Bonjour

Je fais un TPE sur la bioluminescence, et je m'intéresse en particulier à la bioluminescence par symbiose avec des bactéries.

J'ai besoin de votre aide pour m'éclaircir sur un problème sûrement idiot que je me pose :

J'ai eu l'occasion de voir que les bactéries en symbiose s'installent (dans la majorité des cas) dans le photophore de l'organisme hôte, puis sa : "Après avoir reçu l'ordre d’un auto-inducteur*, les bactéries se mettent à briller. Si les concentrations en auto-inducteur sont élevées, alors cela active la protéine LuxR. Celle-ci stimule des gènes qui codent les protéines directement responsables de la production de lumière et provoquant la synthèse d'une grande quantité d'auto-inducteurs qui à leur tour entraîneront une production de lumière."

Je me demandais si cette simple réaction suffisait à expliquer l'émission et production de lumière, et si il n'y avait pas une réaction chimique derrière tout sa, comme on peut le voir avec la bioluminescence extracellulaire.


Voila, merci d'avance
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[invite954f36b6]

Bonjour,

Il y a bien une réaction chimique (une oxydation dans la plupart des cas), le système majoritaire étant le couple luciférase (une enzyme)/luciférine (son substrat). Chez les bactéries, la luciférine est remplacée par du FMN réduit.

Plus d'infos ici :
http://www.emse.fr/spip/IMG/pdf/luminesc.pdf
paragraphe 5.2.

Était-ce bien la question?

[invite65c99408]

Bonjour,

Merci pour ta réponse, mais je doute toujours. Mon problème, c'est qu'en cherchant sur des sites, il est écrit pour les 2 autres types de bioluminescence qu'une réaction a lieu, mais pour celle avec les bactéries symbiotiques, il est juste écrit sa :

"Après avoir reçu l'ordre d’un auto-inducteur*, les bactéries se mettent à briller. Si les concentrations en auto-inducteur sont élevées, alors cela active la protéine LuxR. Celle-ci stimule des gènes qui codent les protéines directement responsables de la production de lumière et provoquant la synthèse d'une grande quantité d'auto-inducteurs qui à leur tour entraîneront une production de lumière."

Et sa n'implique aucune réaction chimique ? Si ?

[invite65c99408]

Ou alors non, le fait que la réaction ne soit pas détaillée, c'est tout simplement parce que cette fois ce n'est pas l'animal qui est responsable de la réaction chimique, mais la bactérie en symbiose !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite65c99408]

Re-Bonjour,

Vu comme sa, c'est le sujet complet qui me pose problème, mais en fait, c'est plus simple.. Je m'explique :
Je sais qu'après avoir reçu l'ordre d’un auto-inducteur, les bactéries se mettent à briller. Si les concentrations en auto-inducteur sont élevées, alors cela active la protéine LuxR. Celle-ci stimule des gènes qui codent les protéines directement responsables de la production de lumière et provoquant la synthèse d'une grande quantité d'auto-inducteurs qui à leur tour entraîneront une production de lumière.
Or je sais aussi que les bactéries produisent de la lumière grâce à une réaction chimique qui est la suivante : FMNH2 + O2 + RCHO -------------> FMN + H2O + RCOOH + Hn
Luciférase

J'en ai déduit la chose suivante et évidente : si le quorum sensing est responsable de la production de lumière, c'est donc qu'il est responsable de l'apparition d'un de ces composés de la réaction chimique, qui serait sans aucun doute (ou presque) les protéines d'avant, non ?
Et si oui, quelle est cette protéine ?
Et si non, qu'est ce qui se passe vraiment ?



Merci d'avance,
Cordialement.

[invite954f36b6]

À l'exception du dioxygène présent spontanément et du FMN qui est aussi présent avant du fait de son implication dans d'autres voies métaboliques, les autres éléments de la réaction sont produits par activation des gènes correspondants en présence de lumière. LuxR active :
- luxA et luxB qui codent pour la luciférase
- luxCDE qui codent pour un complexe enzymatique qui produit l'aldéhyde qui sert de substrat (RC(O)H)

La référence :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/arti...tool=pmcentrez

[invite65c99408]

Merci, t'es un Dieu ! :S

Je peux donc résumer sa comme sa :

• La bioluminescence par bactéries symbiotiques fonctionne grâce à la production de lumière des bactéries en symbiose dans l'organisme hôte. Cette production de lumière des bactéries semblable à celle de la bioluminescence extracellulaire se fait grâce à la réaction chimique suivante :
FMNH2 + O2 + RCHO -------------> FMN + H2O + RCOOH + Hn
****************************** *******Luciférase

Et nécessite donc 4 composés :
la luciférase bactérienne ;
la flavine mononucléotide réduite ou FMNH2 qui sert de luciférine ;
un aldéhyde à longues chaînes carbonées servant de cofacteur RCHO ;
et l’oxygène moléculaire O2.

Alors que le système de la bioluminescence extracelullaire fonctionne avec l’ATP, celui des bactéries fait appel au NADPH. Ce composé apporte au départ de l’énergie à une enzyme qui facilite la mise en
place de la réaction. Les deux substrats, l’aldéhyde et la flavine, sont oxydés. Il s’agit donc d’une oxydation double. Et la luciférase sert de catalyseur à l’oxydation de l’aldéhyde RCHO et du FMNH2.

Ainsi, la réaction d’oxydation fournit l’énergie chimique nécessaire au complexe pour qu’il puisse émettre des photons.

• Cependant, pour les bactéries symbiotiques, l'apparition de l'enzyme luciférase et du substrat aldéhyde RCHO est codé selon le principe du Quorum Sensing.

Après avoir reçu l'ordre d’un auto-inducteur, les bactéries se mettent à briller. Si les concentrations en auto-inducteur sont élevées, alors la protéine LuxR s'active. Celle-ci active d'un côté les protéines LuxA et LuxB qui codent pour la luciférase, et d'un autre côté les protéines LuxC, D et E qui codent pour l'aldéhyde RCHO.

Le Quorum Sensing, c'est un mécanisme de régulation permettant de contrôler certains gènes de la bactérie au sein d’une même population de micro-organismes. Grâce à ce processus, la production d’auto-inducteurs se fait en plus grande quantité mais uniquement lorsque les bactéries sentent la présence d’un individu de son espèce autour d’elles. Une bactérie seule ne peut donc pas produire de lumière : elle devra former une colonie avec d’autres bactéries de la même espèce.


Tout est bon ?
Merci encore.

[invite954f36b6]

Juste deux corrections :

- question de vocabulaire, ce n'est pas l'adéhyde qui est directement codé par le bout d'opéron luxCDE, mais les enzymes qui permettent la production de cet aldéhyde.

- concernant le quorum sensing, autre correction mineure, ce n'est pas une question de nombre de bactéries mais de densité de population (donc qui prend en compte le nombre et le volume dans lequel il est dispersé).

Sinon ça m'a l'air juste.

[invite65c99408]

Ok

Merci encore.