Communication biophotonique : les cellules peuvent-elles parler en utilisant la lumière ?

L'un des bras morts les plus curieux de la biologie est l'étude des biophotons : des photons optiques ou ultraviolets émis par des cellules vivantes d'une manière distincte de la bioluminescence conventionnelle.

Personne ne sait vraiment comment les cellules produisent des biophotons, mais la dernière réflexion est que divers processus moléculaires peuvent émettre des photons et que ceux-ci sont transportés vers la surface cellulaire par des excitons porteurs d'énergie. Un processus similaire transporte l'énergie des photons à travers des matrices protéiques géantes pendant la photosynthèse.

Quel que soit le mécanisme, de plus en plus de biologistes sont convaincus que lorsqu'on éteint les lumières, les cellules baignent dans le pâle feu d'artifice d'un spectacle de biophotons.

Ce n'est pas un phénomène brillant. Les biophotons sont généralement produits à raison de dizaines par seconde et par centimètre carré de culture cellulaire.

Ce n'est pas beaucoup. Et c'est pourquoi l'idée que l'activité des biophotons est en fait une forme de communication cellulaire est quelque peu controversée.

Aujourd'hui, Sergey Mayburov de l'Institut de physique Lebedev à Moscou ajoute des preuves supplémentaires au débat.

Mayburov a passé de nombreuses heures dans l'obscurité à observer des œufs de poisson et à enregistrer les modèles de biophotons émis par ces cellules.

La question à laquelle il vise à répondre est de savoir si le flux de photons a une structure discernable qui le qualifierait de forme de communication.

La réponse est que oui, dit-il. Les flux de biophotons consistent en de courtes rafales quasipériodiques, qui, selon lui, sont remarquablement similaires à celles utilisées pour envoyer des données binaires sur un canal bruyant. Cela pourrait aider à expliquer comment les cellules peuvent détecter des niveaux de rayonnement aussi faibles dans un environnement bruyant.

S'il a raison, cela pourrait aider à expliquer un certain nombre de phénomènes intéressants que certains biologistes attribuent à la communication biophotonique.

Dans plusieurs expériences, les biophotons d'une plante en croissance semblent augmenter de 30 % le taux de division cellulaire dans d'autres plantes. C'est un taux de croissance qui est nettement plus élevé que ce qui est possible avec la lumière ordinaire qui est de plusieurs ordres de grandeur plus intense.

D'autres expériences ont montré que les biophotons des œufs en croissance peuvent favoriser la croissance d'autres œufs du même âge. Cependant, les biophotons des œufs matures peuvent entraver et perturber la croissance des œufs plus jeunes à un stade de développement différent. Dans certains cas, les biophotons d'œufs plus âgés semblent arrêter complètement la croissance des œufs immatures.

Le travail de Mayburov ne mettra pas fin à la controverse; pas du tout. Il reste encore beaucoup de questions en suspens. Un problème important est de mieux comprendre les mécanismes cellulaires à l'œuvre : comment la machinerie moléculaire à l'intérieur des cellules produit des photons et comment elle pourrait être influencée par eux. Une autre consiste à comprendre le type de pressions évolutives qui sont à l'œuvre ici : comment cette capacité est-elle apparue ?

De toute évidence, il y a plus de travail à faire ici.

Réf : arxiv.org/abs/1205.4134 : Communications photoniques et codage de l'information dans les systèmes biologiques

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