Lorsque l’on éteint la lumière de la chambre au milieu de la nuit et que l’écran du smartphone s’obscurcit, la pièce plonge instantanément dans le noir le plus complet. Pour un être humain, il devient alors difficile de faire le moindre pas avec assurance. Pourtant, à plusieurs milliers de mètres sous la surface des océans, là où les rayons du soleil n’ont jamais pénétré depuis des millions d’années, l’obscurité n’a en réalité jamais été totale.
Pendant longtemps, on a cru que seuls les méduses, les calmars ou les poissons abyssaux pourvus de leurres lumineux étaient capables de percer cette nuit éternelle. Mais au fond des fosses océaniques bordant la côte orientale de l’Australie, des scientifiques ont capturé des araignées de mer géantes rayonnant d’une fascinante lueur bleue.
Cette découverte bouscule les certitudes de la biologie marine. Les araignées de mer (ou pycnogonides) appartiennent à l’embranchement des arthropodes (les animaux segmentés dotés d’un exosquelette, comme les crevettes, les crabes et les araignées terrestres). Bien qu’elles ne possèdent aucun organe lumineux spécialisé, elles parviennent à parer leurs huit longues pattes d’un bleu saisissant grâce à la nourriture qu’elles ingèrent.
25 000 spécimens remontés depuis 5 000 mètres de profondeur
En 2017, le navire océanographique australien RV Investigator mena une campagne de recherche au large de la côte sud-est du continent. Les chercheurs déployèrent de lourds chaluts de fond pour ratisser la vase et les sédiments à près de 5 000 mètres de profondeur.
Une profondeur de 5 000 mètres équivaut à empiler verticalement douze tours Eiffel dans les entrailles de la Terre. Sous l’eau, la lumière du soleil s’éteint complètement au-delà de 200 mètres. À 5 000 mètres sous la surface, il ne subsiste qu’une pression écrasante et une nuit perpétuelle.
Le biologiste marin Jérôme Mallefet, de l’Université catholique de Louvain (UCLouvain) en Belgique, participait à cette expédition. À bord du navire, il installa une chambre noire de fortune maintenue à une température constante de 6 °C. Dans ce froid glacial et cette obscurité totale, il examina un à un les 25 000 spécimens abyssaux remontés dans les filets.
Parmi cette profusion d’organismes des grands fonds, deux espèces d’araignées de mer géantes retinrent toute son attention : Colossendeis tasmanica et une espèce proche, Colossendeis minor (C. minor).
Illustration : Un corps de la taille d’un doigt pour des pattes atteignant 25 centimètres. Source : Science News, photo Jérôme Mallefet.
Un corps de la taille d’un doigt et des pattes de 25 centimètres brillant d’un éclat bleu
L’espèce Colossendeis tasmanica arbore une morphologie pour le moins déconcertante. Son corps central ne dépasse guère la taille d’un doigt humain, mais l’envergure de ses huit pattes allongées peut atteindre 25 centimètres.
Une longueur de patte de 25 centimètres correspond à peu près à la distance séparant le coude du bout de la paume chez un adulte. L’espace corporel étant extrêmement exigu, les viscères et les organes reproducteurs des araignées de mer sont directement logés à l’intérieur de leurs pattes creuses.
Lorsque Mallefet effleura délicatement l’araignée dans sa chambre noire, ses pattes se mirent immédiatement à scintiller d’une faible lueur bleue. Après l’application de quelques gouttes de chlorure de potassium (KCl, un composé salin réputé pour stimuler les cellules bioluminescentes), les huit pattes émirent une lumière bleue constante pendant une dizaine de minutes.
Les analyses instrumentales révélèrent que ce rayonnement bleu culmine à une longueur d’onde de 449 nanomètres (nm). La lumière autour de 450 nanomètres est précisément celle qui pénètre le plus loin dans l’eau de mer. L’intensité lumineuse était maximale à l’extrémité des pattes et décroissait progressivement vers le corps.
Illustration : Enregistrements expérimentaux des araignées de mer luminescentes. Source : Publication de Deep Sea Research Part I, Mallefet et al.
Aucun organe lumineux dédié : une lumière empruntée en dévorant des anémones
L’immense majorité des organismes marins luminescents produisent leur propre lumière grâce à des réactions biochimiques endogènes : ils synthétisent une molécule appelée luciférine et une enzyme, la luciférase, dont l’interaction en présence d’oxygène génère des photons.
Or, les tests en laboratoire révélèrent que les tissus des araignées de mer ne montraient aucune réaction à la luciférine. Leur émission correspondait en réalité à un système de photoprotéines dépendantes du calcium (un mécanisme bioluminescent déclenché par la présence d’ions calcium).
L’examen de coupes histologiques au microscope permit de lever le voile sur leur secret. Les cellules luminescentes de l’araignée de mer sont concentrées autour des cæcums intestinaux (diverticules digestifs) qui parcourent les pattes, intimement associées aux tissus digestifs.
Mallefet en déduisit que les araignées de mer n’ont jamais développé de glandes lumineuses autonomes au cours de leur évolution. Elles chassent sur les fonds marins des proies bioluminescentes, notamment des anémones de mer, et stockent les substances luminescentes dans les diverticules intestinaux de leurs pattes, empruntant ainsi la lumière de leur propre repas.
76 % de la faune abyssale émet de la lumière : même les arthropodes éclairent les ténèbres
L’histoire de l’émission biologique de lumière sur Terre est extrêmement ancienne : elle remonte à plus de 540 millions d’années, lors de l’explosion cambrienne, quand les organismes marins commencèrent à développer des carapaces dures.
Les explorations océanographiques modernes estiment qu’environ 76 % des animaux des grands fonds sont capables d’émettre de la lumière. Cela signifie que trois habitants des abysses sur quatre transportent leur propre torche biologique.
Les arthropodes ont longtemps été considérés comme les représentants d’un schéma corporel de base, rigide et conservateur au sein des écosystèmes marins profonds. En raison de leur exosquelette rigide, les chercheurs supposaient qu’ils n’avaient pas la plasticité évolutive requise pour développer des organes lumineux spécialisés.
La preuve de la bioluminescence chez les araignées de mer balaie cette idée reçue. La diffusion de la bioluminescence dans les grands fonds est bien plus universelle que ne l’indiquaient les manuels. Même en l’absence d’organes lumineux dédiés, les organismes peuvent acquérir la capacité d’éclairer l’obscurité par le biais de la chaîne alimentaire.
Au-delà de la bioluminescence, les chercheurs ont également découvert que trois espèces d’araignées de mer émettaient une fluorescence verte lorsqu’elles étaient soumises à des rayonnements ultraviolets et bleus (phénomène physique par lequel un organisme absorbe une lumière à haute énergie pour la réémettre sous forme d’une lumière de plus faible énergie). Cette fluorescence pourrait intervenir dans la parade nuptiale, l’attraction des proies ou la dissuasion des prédateurs.
Une note poétique vieille d’un siècle enfin confirmée par la photographie de laboratoire
Il y a plus d’un siècle, le journal de bord des premières expéditions océanographiques consignait déjà une observation troublante : « La créature, alors qu’elle gisait sur le dos, brillait comme une étoile, toutes ses pattes étant éclairées le long de leur surface ventrale d’un étrange éclat bleu. »
Faute de procédés de conservation adaptés et de matériel photographique à l’époque, ce compte rendu fut relégué pendant plus de cent ans au rang d’exagération poétique.
Les expérimentations de Mallefet dans la chambre noire à 6 °C et les clichés haute sensibilité ont enfin apporté une preuve scientifique irréfutable et des photographies de haute précision.
Le fait que des araignées de mer des abysses brillent prouve que la luminescence sous-marine est bien plus répandue qu’on ne le croyait. L’appareil d’éclairage peut provenir directement de la nourriture ingérée, permettant même à des arthropodes au plan d’organisation élémentaire d’utiliser la lumière de leurs proies pour illuminer le plancher océanique.
Liens de référence :
- Article de Science News
- Publication de Deep Sea Research Part I
