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L'ATPmétrie est une technique très utilisée depuis environ 10 ans dans le domaine de l'agroalimentaire. Le domaine de l'agroalimentaire concerne les produits alimentaires qui vont êtres transformés ou conditionnés par cette industrie pour être ensuite vendus dans les grandes surfaces. En effet, cette technique permet de contrôler l'hygiène des surfaces en contact avec des produits alimentaires, facilement, simplement et rapidement ou encore de contrôler l'état de fermentation du lait, en établissant le nomb

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https://fr.calameo.com/read/005442248568c98b44235

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https://fr.calameo.com/read/001053569063697bd6815

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Marie voulait faire plein de conneries mais heureusement je l'ai empéché afin que j'ai l'exclusivité !!!!! 8=====D- - - - - - ( , )( , )

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new exp idee de mael gauvin le + beau

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http://tpe.bioluminescence.free.fr/rapport.pdf

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La bioluminescence est la production et l'émission de lumière par un organisme vivant via une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie en énergie lumineuse. Ce
phénomène est appelé « bioluminescence » et a été expliqué pour la première fois par le physiologiste français Raphaël Dubois en 1887.(Séverine Martini et Steven H. D. Haddock, « Quantification of bioluminescence from the surface to the deep sea demonstrates its predominance as an ecological trait », Scientific Reports, vol. 7,‎ 4 avril 2017)

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1.  La bioluminescence intracellulaire

2. La bioluminescence extracellulaire

3. Association avec une bactérie luminescente

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Association avec une bactérie luminescente

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Association avec une bactérie luminescente

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C'est le type de bioluminescence le plus répandu dans les fonds marins.
On le trouve notamment chez certains vers, mollusques ou poissons qui ne synthétisent pas la luciférase, l’enzyme nécessaire à la réaction de bioluminescence. Les espèces utilisant ce type de bioluminescence ont de petites vésicules appelées photophores sur leur corps. Ils y renferment des bactéries luminescentes essentielles à la production de lumière. Cependant, il existe différentes espèces de bactéries. En effet, on peut en trouver des non-symbiotiques qui se développent dans le tube digestif d'invertébrés ou de poissons abyssaux. Il existe également des bactéries symbiotiques spécifiques qui correspondent à une espèce ciblée.
Certaines espèces produisent de la lumière continue dont l'intensité peut être modifiée par divers moyens. L'animal, comme par exemple le calamar Euprymna Scolopes, contrôle ses émissions lumineuses grâce à ses organes lumineux, qui sont reliés au système nerveux et où se trouvent les bactéries luminescentes.

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La bioluminescence extracellulaire est réalisée à partir de la réaction
entre la luciférine et la luciférase. Après avoir été synthétisées par des
glandes, ces entités chimiques sont stockées dans les cellules de la peau,ou sous la peau. La réaction se déroule à l'intérieur de la cellule mais le mélange des réactifs produit des nuages lumineux, qui sont ensuite expulsés par des cellules sécrétrices à l'extérieur du corps, à différents endroits selon les espèces. Ce type de bioluminescence est commun à
quelques crustacés et à certaines espèces abyssales comme la crevette Acanthephyra et le Metridia.

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La bioluminescence intracellulaire est due à des cellules spécialisées du corps de certaines espèces, où se produit la réaction entre la luciférine et la luciférase. La lumière est émise vers l'extérieur, à travers la peau. En effet, les produits de la réaction ne sont pas déversés dans le milieu : ils restent à l'intérieur du corps de l’espèce. Cette bioluminescence peut être modifiée voire intensifiée par des matériaux réfléchissants comme les écailles de certains poissons. La position des organes lumineux est propre à chaque espèce. Très peu d'espèces marines utilisent ce type de bioluminescence; mais c'est toutefois le cas du calamar Sepioteuthis lessoniana et du Pleurobrachia pileus.

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De nombreux animaux emploient la bioluminescence pour attirer vers eux des congénères pour l'accouplement, des proies, ou bien les deux.

Dans sa forme la plus simple, la fonction d'attraction entre congénères peut se manifester par un dimorphisme sexuel * : chez certains poissons, la position des zones luminescentes sur le corps n'est pas la même selon qu'il s'agit du mâle ou de la femelle. Les parades nuptiales constituent une manière plus élaborée pour attirer des congénères

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Chez les plus grands animaux, le rôle protecteur de la bioluminescence peut être de révéler voire d'exagérer la taille de l'animal qui la produit. De nombreux poissons possèdent en effet de minuscules organes lumineux, disposés sous les nageoires et le long des bords supérieurs et inférieurs du corps, qui illuminent leur silhouette. De même, les méduses Atolla et Periphylla, qui vivent dans tout l'océan à plus de 500 mètres de profondeur, répondent à l'attaque d'un prédateur par des ondes lumineuses successives qui se propagent sur l'ensemble du corps de l'animal.

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LA BIOLUMINESCENCE DANS NOTRE QUOTIDIEN

La bioluminescence dans l'industrie agroalimentaire

L'ATPmétrie est une technique très utilisée depuis environ 10 ans dans le domaine de l'agroalimentaire. Le domaine de l'agroalimentaire concerne les produits alimentaires qui vont êtres transformés ou conditionnés par cette industrie pour être ensuite vendus dans les grandes surfaces. En effet, cette technique permet de contrôler l'hygiène des surfaces en contact avec des produits alimentaires, facilement, simplement et rapidement ou encore de contrôler l'état de fermentation du lait, en établissant le nombre de micro-organismes présents sur une surface.

L'ATPmétrie possède plusieurs domaines d'applications dans l'alimentaire :

-on peut évaluer l'état de fermentation des produits laitiers.

-contrôler la stérilité des surfaces (eau de rinçage, débris alimentaires, moisissures,...) en contact avec des produits alimentaires.

-contrôler l'hygiène lors de la mise en bouteille de vin (œnologie).

-contrôler l'état de contamination des boissons comme le Coca-Cola.

-prévoir une date de péremption d'un produit.

Nous allons nous intéresser à la contamination microbienne des surfaces qui peut être contrôlée grâce à l'ATPmétrie.

La présence d'ATP dans la réaction de bioluminescence permet de simplifier de nombreux contrôles classiques tels que des contrôles microbiologiques qui peuvent s'avérer longs et contraignants. On utilise donc la technique de l'ATPmétrie, qui permet d'évaluer instantanément si la surface en contact avec les produits alimentaires est convenablement nettoyée ou propice au développement de bactéries mais aussi de contrôler l'état des produits. En résumé, grâce à L'ATPmétrie, on peut évaluer en temps réel la contamination des bactéries des surfaces en contact avec les produits. Ainsi, on mesure la quantité de micro-organismes présents, de cellules vivantes.

L'ATP (ou adénosine TriPhosphate) est une molécule transportant de l'énergie, présente dans toutes les cellules vivantes.

Des dispositifs de luminomètre comme « AccuPoint » permettent d'évaluer si les surfaces en contact avec les écouvillons comportent de l'ATP. En effet, tous les micro-organismes contenus dans les aliments, qui sont la plupart du temps issus d'êtres vivants, contiennent de l'ATP (des cellules vivantes). Donc, si une surface après nettoyage comporte toujours par exemple : des levures ou des moisissures (porteuses d'ATP), le dispositif émettra de la lumière. On peut ainsi évaluer si une surface est complètement stérile ou non, instantanément et simplement. Cependant, il existe trois  formes différentes de molécule d'ATP : l'ATP intracellulaire ce qui signifie qu'elle provient de cellules issues d'êtres vivants, elle est aussi appelée ATP somatique, l'ATP extracellulaire, ce qui signifie qu'elle provient de l'extérieur des cellules (microorganismes morts, débris) et enfin l'ATP provenant de micro-organismes.

L'industrie agroalimentaire utilise donc la réaction enzymatique de bioluminescence, naturelle chez les êtres vivants bioluminescents pour évaluer la propreté des surfaces de la chaîne alimentaire. Le principe de fonctionnement est simple : la luciférine (pigment) combinée à la luciférase (enzyme), en présence d'ATP produit une émission de lumière (émission de photons).

Si l'émission de lumière est faible, cela indique que la présence d'ATP est faible sur la surface et inversement, si l'émission de lumière est élevée cela indique que le taux de bactéries présentent sur la surface est élevé. L'intensité de la lumière est mesurée en unité relative de lumière (URL). La lumière produite est donc relative à la quantité d'ATP.

Schéma issu du document:

http://www.ifip.asso.fr/sites/default/files/pdf-documentations/tp1999n5minvielle.pdf

La "figure 2" schématise les différentes étapes suite au prélèvements que l'on peut effectuer sur une surface qui mènent à évaluer si une surface est  propre ou non et montre les différents résultats que l'on peut obtenir.

Schéma issu du site: http://www.atp-metrie.fr/

Réaction chimique de l'ATP-métrie qui utilise la bioluminescence.

Cependant cette technique a quelques inconvénients à prendre en compte :

On ne peut déterminer la présence d'allergènes à l'aide de cette méthode.

L'ATPmétrie n'est pas très précise, elle ne peut évaluer qu'un nombre minime de développement de microbes. En effet, les résultats plus approfondis en laboratoire ne corroborent pas avec les résultats obtenus avec les dispositifs mobiles qui sont moins précis.

La réaction enzymatique peut être influencée par les produits chimiques utilisés pour le nettoyage des surfaces. En effet, les détergents peuvent interagir avec l'ATP directement ou modifier le pH.

La présence d'ADP (substance chimique intermédiaire à la formation de l'ATP), les conservateurs (qui ont un impact sur le développement de micro-organismes) peuvent aboutir à de faux résultats.

​

La détection des surfaces encrassées est impossible. De plus, l'usure des surfaces ne peut être prise en compte.

La bioluminescence dans le domaine médical

La bioluminescence dans le domaine médicale est une vraie révolution. Nous allons d'ailleurs pouvoir le voir à travers plusieurs exemples.

. Tout d'abord, dans le secteur du domaine de l'imagerie cérébrale.  Cette technique est très avantageuse car elle  permet de suivre l'activité neuronale et peut même permettre de tracer un réseau de neurone.  Elle fonctionne selon le principe suivant : une protéine(traceur GFP-aequorin) sensible au calcium, réagit en présence de coelentérazine (molécule luminescente) en émettant un photon lorsqu' il y a un changement de concentration calcique dans la cellule (par exemple suite à l'activation d'un neurone). Elle permet ainsi plusieurs « révolution dans ce domaine »  comme par exemple :

- La longeur d'enregistrement de l'activité neuronale est beaucoup plus longue (24h voir 48h pour une mouche drosophile). En effet, elle est non toxique et est peu invasive.

- La possibilité d'étudier des zones du cerveau encore mal connues telles que les neurones du corps ellipsoïdal, qui est une structure impliquée dans la régulation de l'activité locomotrice. Cette structure étant localisée en profondeur au centre du cerveau, elle n'avait jamais été étudiée car la zone n'était pas accessible avec les marqueurs standards de type fluorescence.

- Des cartes inédites anatomo-fonctionnelles (ce qui est relatif à l'anatomie et aux fonctions physiologiques) ont pu être tracées. Ces cartes sont très informatives sur l'activité globale de l'ensemble du cerveau et permettent de comparer l'activité cérébrale par exemple chez un mâle et chez une femelle ou alors en fonction de l'âge du cerveau étudié ( activité cérébrale différente en fonction de l'âge et du vieillissement).​

. La bioluminescence a également d'autres utilisations dans le domaine médical comme par exemple en cancérologie. Le principe de cette application est le suivant : un gène modifié code pour la luciférase. On injecte ensuite de la luciférine ce qui permet, par réaction avec la luciférase, d'émmettre de la lumière (émission de photons). On utilise ensuite une caméra ultra-sensible pour capter cette lumière émise à l'intérieur du corps. Elle permet par exemple de :

- suivre la migration de cellules immunitaires : en effet, les cellules deviennent observables dans l'obscurité car elles sont marquées par la luciférase (enzyme nécessaire, rappelons-le, pour la réaction de bioluminescence) et peuvent donc être suivies lors de processus d'inflammations ou dans des cas tumoraux.

​- d'évaluer l'éfficacité du traitement de la maladie : les tumeurs sont génétiquement modifiées pour exprimer la luciférase. Plus elles sont nombreuses, plus leur signal lumineux est  important. Nous pouvons donc voir si un traitement est efficace ou non en fonction de son efficacité à faire diminuer le signal lumineux.

La bioluminescence dans l 'environnement

La bioluminescence est également très utile dans le traitement des eaux ( minérales, recyclées, propres...). Ce dernier utilise la même technique de l'ATPmétrie que dans la partie dédiée à l'agroalimentaire pour vérifier si l'eau est correctement traitée et désinfectée.  En effet, le développement de micro-organismes dépend de la quantité de biomasse. Donc, moins il y a de biomasse sur l'échantillon prélevé, moins les micro-organismes pourront se développer.  Il s'agit de prélever un échantillon de l'eau que l'on veut contrôler (dans laquelle est présente de l'ATP) puis on la mélange avec la luciférase (enzyme luminescente). Il y a par la suite une émission de photons (lumière) qui est quantifiée grâce à un luminomètre en URL (voir définition dans la partie de l'agroalimetaire). Dans ce cadre de traitement des eaux, deux cas de figure peuvent être souhaités :

​- avoir une concentration de biomasse  (ensemble de tout les êtres vivants à un moment donné dans un milieu bien précis) active très faible.

​-  obtenir une stabilité dans la population de biomasse active.

​Cette technique est très efficace car elle permet de détecter la concentration de biomasse active très rapidement (environ 5 minutes).

​

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Bien que cela semble très paradoxal, la bioluminescence sert aussi aux animaux marins pour se camoufler. Pour se camoufler contre les prédateurs qui les observent d'en haut, de nombreux animaux peuplant les zones de l'océan ont la face supérieure du corps assombrie pour se fondre dans le fond noir des profondeurs océaniques. A l'inverse, un prédateur situé en dessous de sa proie peut l'apercevoir si sa silhouette sombre est éclairée par la lumière en provenance de la surface. Pour diminuer les risques d'être aperçu, la proie peut réduire la dimension de sa silhouette par un aplatissement vertical du corps. Mais la seule solution totalement efficace pour l'animal est d'illuminer sa face ventrale, afin de se fondre dans la lumière du jour en arrière-plan.

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La bioluminescence est également utilisée pour l'identification entre les individus, car il y a un code de lumières. Les espèces abyssales se

reconnaissent grâce aux signaux luminescents qu'elles envoient ; alors que d'autres espèces ne voient pas certaines couleurs, dont le rouge, comme écrit auparavant. On retrouve ces  « codes» lors des accouplements comme pour celui des petits crustacés Vargula. Des observations sous-marines ont montré que ces animaux disposent d'un système complexe de signaux lumineux sexuels. Pendant leurs par

ades sexuelles, les scientifiques ont remarqué que seuls les mâles sont

luminescents. Ils nagent à grande vitesse en laissant sur leur trajectoire des traînées de sécrétions lumineuses.

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En milieu marin profond et obscur, la fonction principale de la bioluminescence est l'éclairage du champ visuel. La cornée de l'œil d'un poisson a le même indice de réfraction * que l'eau environnante et par conséquent, les rayons lumineux traversent la cornée sans être déviés. Ainsi, les poissons possèdent un large champ de vision grâce à un bombement important du cristallin à travers la pupille.

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La bioluminescence peut servir à attirer les proies mais aussi les prédateurs.
Ainsi certaines espèces abyssales comme les lophiiformes, utilisent la bioluminescence comme un leurre. En effet, ces espèces présente un appendice lumineux ballant qui s’étend au dessus de la tête du poisson. La lumière produite par l’appendice permet d’attirer les petits poissons à une distance d’attaque. Comme par exemple les Baudroies qui possède une petite lanterne qui est pourvue d’un photophore au dessus de leur gueule qu’elle agite afin d’attirer leurs proies, souvent des petits poissons sont ainsi entraîner devant la gueule de la baudroie qui peut ensuite aisément les avaler.

La conséquence du manque de nourriture dans les abysses, provoquent non seulement l’apparition de la bioluminescence comme appât de chasse, mais la morphologie des poissons se développent elles aussi ainsi les baudroies possèdes des dents très acérées quo en fond des armes redoutable. d’autre espèces de poissons ont des corps élastiques ou bien des mâchoires qui se déboîtent afin d’avaler des proies plus grande qu’eux.
De plus, le plancton bioluminescent présent dans les eaux propres par exemple sur les côtes nord de la Bretagne, se reproduit plus vite dans l’abdomen de poissons. Il utilise donc la bioluminescence pour attirer les prédateurs afin d’être avalé puis de se reproduire.

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