La bioluminescence, l'éclairage de demain ?
Phénomène d'émission de lumière naturelle et non polluante, la bioluminescence nous entoure !
Introduction
En France, en 2017, la consommation totale d'électricité liée à l'éclairage était de 56 TWh, soit près de 12% de la consommation nationale en électricité. Dans le monde, en 2017, l'éclairage représentait 19 % de la consommation électrique et environ 6 % des émissions de gaz à effet de serre. Or, il existe sur notre planète des organismes vivants capables de produire leur propre lumière ; on parle de bioluminescence. Ce phénomène consiste en la production et l'émission de lumière froide par un organisme vivant. La bioluminescence étant un phénomène naturel, on la retrouve dans divers endroits de notre planète. Il existe une large variété d’animaux, de champignons et de bactéries bioluminescents. De plus, ce phénomène ne consomme pas d’électricité, et il ne pollue pas. La gestion des ressources est un sujet au cœur de notre actualité, qui nous concerne directement. La bioluminescence et sa potentielle utilisation par l’Homme nous a ainsi paru être un sujet intéressant, actuel, qui s’inscrit dans le thème 4 « Concevoir une structure », et plus particulièrement dans le biomimétisme, et qui mêle à la fois les sciences de la vie et de la Terre, et la physique-chimie.
Ainsi, nous nous sommes posé la question suivante : la bioluminescence ne serait-elle donc pas l’éclairage de demain ? Nous avons décidé de mener l’enquête, et un site-web nous a paru être la forme la plus adaptée pour répondre à cette question. Dans un premier temps, nous nous intéresserons au phénomène de la bioluminescence, son fonctionnement, et son rôle dans la nature. Nous nous pencherons ensuite sur la fabrication d’une source bioluminescente. Enfin, nous clorons sur la potentielle capacité de la bioluminescence à remplacer les sources d’éclairages domestiques actuelles.
Ainsi, nous nous sommes posé la question suivante : la bioluminescence ne serait-elle donc pas l’éclairage de demain ? Nous avons décidé de mener l’enquête, et un site-web nous a paru être la forme la plus adaptée pour répondre à cette question. Dans un premier temps, nous nous intéresserons au phénomène de la bioluminescence, son fonctionnement, et son rôle dans la nature. Nous nous pencherons ensuite sur la fabrication d’une source bioluminescente. Enfin, nous clorons sur la potentielle capacité de la bioluminescence à remplacer les sources d’éclairages domestiques actuelles.
Qu'est-ce que la bioluminescence ?
A - La bioluminescence nous entoure !
Avant de se lancer dans notre enquête, il nous a paru fondamental de définir ce qu'est la bioluminescence, et de se pencher sur son rôle dans la nature.
1-Définition
La bioluminescence est la production et l'émission de lumière par un organisme vivant. Cette émission de lumière se fait par la réaction biochimique entre deux protéines : la luciférine, la luciférase. Ce phénomène ne doit pas être confondu avec la fluorescence, qui est l’absorption puis la réémission instantanée d’un photon par un élément chimique, ou la chimiluminescence, qui consiste à produire de la lumière par une réaction chimique. La bioluminescence étant un phénomène naturel, on la retrouve dans divers endroits de notre planète. Il existe une large variété d’animaux, de champignons et de bactéries bioluminescents. Ils émettent des longueurs d'onde qui vont du bleu au rouge, entre 440nm et 520nm environ.
2-Quelques exemples d’organismes bioluminescents :
La luciole
Les plus connus de tous sont sans doute les lucioles. Ces petits insectes ont la capacité de produire de la lumière dans leur abdomen.
Les espèces abyssales
S’il existe plusieurs espèces bioluminescentes sur le continent, il faut savoir que la majorité d’entre elles peuplent les océans, et plus particulièrement les fonds abyssaux. Dans ces zones profondes, l’obscurité règne en maître. La bioluminescence est ainsi souvent un moyen de s’éclairer.
La méduse
Les méduses sont aussi réputées pour être bioluminescentes. C’est le cas de l’Aequorea Victoria. On la retrouve sur les rivages de la côte Ouest des États-Unis, près de Washington, notamment. Elle mesure entre 5 et 10 centimètres de diamètre.
3- Les fonctions de la bioluminescence dans la nature
Le rôle de la bioluminescence dans la nature est sans cesse remis en cause, affiné, précisé par les spécialistes du domaine. Pour certaines espèces, il demeure inconnu. Sa fonction première parait être la plus évidente : s'éclairer, tout particulièrement pour les espèces abyssales. Mais ce n'est pas tout, on attribue trois autres grands rôles à ce phénomène ; la communication, l'attraction et la défense. Nous les avons rassemblés dans la carte mentale ci-dessous.
B -La réaction bioluminescente
Maintenant que nous en savons un peu plus sur la bioluminescence d'une manière générale et son rôle, il est temps de se pencher plus précisément sur son fonctionnement.
1- Quelle est-elle?
Nous avons précédemment vu que la bioluminescence était la production et l'émission de lumière par un organisme vivant. Cette émission de lumière se fait par la réaction biochimique entre deux protéines : la luciférine et la luciférase. La réaction ici est particulière, elle fait appel à une enzyme. Une enzyme est un type de protéine catalysant une réaction biochimique, c’est-à-dire qu’elle peut soit l’accélérer, soit la ralentir. La partie importante de l'enzyme est constituée du site actif. C'est dans ce site, qui prend souvent la forme d'une cavité, que se fixe le substrat. Il peut alors être soumis à l’action de l’enzyme, et transformé en produits.
Toutefois, les réactions de bioluminescence sont variées et souvent complexes. Certaines demeurent encore un mystère. Nous avons choisi de parler de la plus simple d'entre elles, et la plus courante : le complexe luciférine-luciférase. Les noms de luciférine et luciférase sont des noms génériques, ils diffèrent selon les espèces.
Dans le cas de la bioluminescence, l’enzyme est une protéine, la luciférase. Le substrat est une protéine appelée luciférine. La présence de dioxygène est nécessaire à la réaction, il permet l'oxydation du complexe formé. Ce complexe est appelé oxyluciférine, et il est à l'état excité. C'est en se désexcitant qu'il produit un photon. La luciférine est ensuite régénérée par une suite de réactions chimiques, et la réaction peut à nouveau avoir lieu.
2- Comment est-elle déclenchée ?
Chez les bactéries, l'émission de lumière est spontanée. Chez les organismes monocellulaires, elle est due à un stimulus mécanique, généralement induit par l'agitation de l'eau autour d'eux. Ce mouvement suscite une déformation de la membrane cellulaire, qui provoque l'émission de lumière. Enfin, chez la grande majorité des organismes pluricellulaires, elle est due à un stimulus mécanique, cette fois d'origine nerveuse.
C- Les trois principaux types de bioluminescences
On repère trois principales sortes de bioluminescences différentes ; la bioluminescence intracellulaire, extracellulaire, et symbiotique.
1-La bioluminescence intracellulaire :
Les photocytes, cellules responsables de la production de lumière, peuvent se trouver dans tout l'organisme ou bien être stockés dans des organes lumineux : les photophores, situés au niveau de l’épiderme. L’excitation cellulaire permet aux photocytes d’émettre de la lumière vers l’extérieur de l’organisme, mais les photons restent à l’intérieur du corps animal. La lumière de la bioluminescence peut être modifiée ou intensifiée par des organes, des lentilles ou des matériaux, comme des écailles. C’est le cas de la méduse Aequorea Victoria, évoquée précédemment.
2-La bioluminescence extracellulaire :
C'est cette fois le complexe luciférine-luciférase qui est au cœur de cette bioluminescence. Après avoir été stockés dans ou sous les glandes la peau, les composants de ce complexe sont expulsés (contrairement à la bioluminescence intracellulaire où les cellules restent dans l’organisme) dans le milieu environnant. Leur mélange crée un nuage lumineux. C’est le cas de l'ostracode, une espèce de crustacé microscopique qui éjecte des nuages lumineux sur ses prédateurs pour les effrayer.
3-La bioluminescence symbiotique :
C'est le type de bioluminescence le plus répandu dans le règne animal. Dans les organismes animaux ne possédant pas de photocytes, ce sont des bactéries luminescentes, aussi stockées dans les photophores de l’animal hôte, qui se chargent d’émettre de la lumière. Elles en produisent lorsqu’elles sont en symbiose avec l'hôte. Une symbiose est une association durable et bénéfique entre deux organismes d’espèces différentes. On parle d'organismes symbiotes, qui dépendent l’un de l’autre. Le plus souvent, ces organes lumineux sont reliés au système nerveux de l’animal hôte, ce qui permet à celui-ci de contrôler les émissions de lumière. C’est le cas du vers de feu, ou du calamar Euprymna Scolope.
Comment fabriquer une source bioluminescente ?
Maintenant que nous en savons un peu plus sur la bioluminescence dans la nature, son rôle et son fonctionnement, il est temps d'enquêter sur sa possible utilisation en guise d'éclairage.
A- La source Glowee
A force de recherches, nous avons découvert l'existence d'une entreprise française, Glowee, qui est actuellement en train de développer une source d’éclairage bioluminescente. Nous avons pris l’initiative de les contacter pour en savoir plus sur ce projet, pour mener à bien notre enquête. Nous les avons rencontrés à Paris lors de l’inauguration de leur salle de relaxation bioluminescente, la Glowzen Room. Nous avons tout d'abord eu la chance de pouvoir interviewer Luc Vidal, responsable événementiel de la start-up, pour en apprendre un peu plus sur leurs produits. Puis, grâce à la sollicitude de l’équipe, nous avons pu réaliser deux mesures sur la source de la Glowzen Room ; une de spectre, et une de luminance, dont nous traiterons en troisième partie.
Depuis quelques années, Glowee développe en parallèle deux types de sources bioluminescentes : une «liquide» et une «solide». La lumière est produite par des bactéries, les E.Coli, une espèce inoffensive, présente par exemple dans notre système digestif. En laboratoire, les expérimentations se placent à 0 sur l'échelle pathogène-allergène. Les bactéries ont été génétiquement modifiées par l’ajout de gènes issus de six espèces de calamars abyssaux différentes. Ces calamars sont naturellement bioluminescents ; ils hébergent des bactéries bioluminescentes, et produisent de la lumière par symbiose. Ce gène bioluminescent présent dans les bactéries est trouvable dans des banques d’ADN. On insère ce gène par transgénèse dans les E.coli.
La technique solide
Pour la technique solide, les bactéries sont présentes en fine couche gélifiée au fond d’une petite boîte rectangulaire, peu épaisse (deux centimètres environ). Ces petites boîte ont malheureusement une durée de vie limitée ; environ six jours. Les bactéries sont mises en culture dans un gel, et sous l’action d’arabinose, elles entrent dans une phase de « montée », qui dure quelques heures. Elles entrent ensuite en survie ; la quantité de nutriments fournie au début est insuffisante pour qu’elles puissent se reproduire. Les bactéries finissent donc par mourir peu à peu, faute d’oxygène et de nutriments. Nous avons pu prendre en main ces petites boîtes dans la Glowzen Room ; plusieurs avaient été mises à notre disposition.
Les applications de cette technique ?
La technique liquide
Pour la technique liquide, les bactéries sont mises en solution, avec des nutriments liquides et de l’air, dans un tube. Un agitateur permet de brasser le mélange en continu, et d'apporter de l'air, paramètre nécessaire à la réaction bioluminescente. Les bactéries prolifèrent et se renouvellent tant qu’on leur apporte des nutriments. Les bactéries mortes, moins denses que la solution, remontent à la surface et sont évacuées par un tube. C’est sur cet appareil que nous avons pu effectuer nos mesures.
Les applications de cette technique ?
Les domaines d'application avancés par Glowee (deux techniques confondues) :
Crédit : Glowee
B- Qu'est-ce que la transgenèse ?
Nous avons appris auprès de Glowee que les bactéries présentes dans leurs sources étaient génétiquement modifiées, en leur insérant un gène bioluminescent, par transgénèse. Il nous a donc paru intéressant de développer un peu plus sur cette technique de transgénèse.
1- D'un point de vue général
La transgénèse est une technique de biologie moléculaire qui consiste à transformer le génome d’un organisme receveur en y insérant un gène qu’il ne possède pas naturellement.
C’est une technique du génie génétique. Le génie génétique désigne l’ensemble des outils et des techniques de la biologie moléculaire permettant, de manière contrôlée, l’étude de la modification des gènes, dans un but de recherche fondamentale ou appliquée. On obtient alors un OGM (Organisme Génétiquement Modifié). Ainsi, un OGM est un organisme dont le génome a été artificiellement modifié selon les techniques du génie génétique pour lui conférer une nouvelle propriété. Les gènes peuvent être isolés, clonés, découpés, modifiés, ou encore réimplantés dans un autre organisme. C’est le cas de la transgénèse. La transgénèse est possible grâce à l’universalité de l’ADN et du code génétique : en effet, l’ADN est une molécule universelle, c’est-à-dire qu’elle a le même type de codage chez n’importe quel type d’êtres vivants, l’organisme receveur peut donc utiliser l’ADN transféré comme le sien. Les expériences de transgénèse sont réalisées en laboratoire et sont évidemment interdites chez l’homme pour des raisons éthiques. D’un point de vue historique, la première transgénèse eut lieu en 1971, lorsque le chercheur américain Paul Berg introduisit un fragment d’ADN du virus SV 40 dans la bactérie Escherichia coli. Depuis, les progrès dans ce domaine ont été considérables, la première souris transgénique a vu le jour en 1980. De nos jours, les applications de la transgénèse sont nombreuses et variées : cette technique est aussi bien utilisée pour l’agronomie et l’amélioration des qualités alimentaires que pour l’environnement, l’industrie ou la santé.
Pour être réussie la transgénèse nécessite :
La transgénèse comprend plusieurs étapes :
Un schéma pour mieux comprendre la transgénèse, ici d'un gène intéressant dans une plante, afin de créer un OGM plus performant :
2- Une expérience pour illustrer ce procédé
Pour illustrer concrètement ce procédé, nous avons décidé de réaliser une expérience de transgénèse d’un gène de méduse bioluminescent dans des levures. Nous avons ainsi commandé un kit pour cette expérience, et nous l’avons réalisée dans une des salles de travaux pratiques du lycée.
Le but de cette expérience est d’intégrer le gène GFP, codant la bioluminescence, extrait d’un spécimen de méduse Aequora Victoria dans une colonie de levures type Saccharomyces cerevisiae. On ensemence ces levures dans deux milieux différents. Dans le premier milieu, que l’on nomme YPD, dit « standard », on trouve de l’uracile, protéine nécessaire au développement des levures. Dans le second milieu, que l’on nomme URA-, cette protéine est absente. La préparation à ensemencer contient le gène GFP, auquel on a ajouté un gène codant la production d’uracile. Donc si la transgénèse est réussie, les levures seront non seulement bioluminescentes, mais aussi capable de produire leur propre uracile.
Le milieu YPD permet donc la survie de toutes les levures, qu’elles aient réussi à intégrer le gène ou non, tandis que le milieu URA- ne permet qu’aux levures devenues bioluminescentes, et par conséquent capable de produire leur propre uracile, de survivre.
Protocole :
Etape 1 : préparation des milieux Test et Témoin pour les ensemencements des levures transformées :
- Liquéfier les milieux YPD et URA- fournis en les mettant au four micro-onde (bouchons dévissés), vérifier toutes les 15-20s l’avancement de la liquéfaction, agiter manuellement pour homogénéiser.
- Couler le milieu dans les boîtes de pétri 55mm stériles.
- Laisser le milieu se solidifier à température ambiante pendant une vingtaine de minutes.
- Retourner les boîtes de pétri.
Etape 2 : préparation de la solution à ensemencer :
- Avec une micropipette stérile, prélever une goutte d’ADN carrier (solution facilitant la transformation).
- Introduire la goutte dans le microtube.
- Répéter l’opération, en prélevant cette fois une goutte d’ADN plasmidique.
- Fermer le microtube, regrouper toutes les gouttes en tapant fermement le fond du microtube sur la paillasse (les gouttes doivent être bien rassemblées pour l’étape suivante)
- Prélever une colonie fraîche de 3-4mm de diamètre à l’aide d’un bâtonnet stérile dans la boîte de Pétri des cultures fraîches.
- Transférer cette colonie dans le microtube et homogénéiser avec le cure-dents en mélangeant vivement.
- Incuber le microtube (fermé) 30 minutes dans un bain-marie à 42°C
Etape 3 : ensemencement :
- Une fois l’incubation terminée, étaler à l’aide d’un râteau une goutte du microtube de la solution d’ensemencement sur le milieu YPD (témoin).
- Répéter l’opération sur la boîte du milieu URA- (milieu sélectif des levures transformées)
- Incuber les boîtes de pétri à 30°C jusqu’à l’observation des transformants (3-4 jours)
-Visualiser l’efficacité de la transformation sous une lampe UV qui permet l’observation de la fluorescence de la protéine GFP
Réalisation de l’expérience :
Pour le bon fonctionnement de cette expérience, il était nécessaire de travailler en milieu stérile. Nous l’avons donc réalisée à proximité d’une flamme.
Nous avons ensuite coulé les milieux YPD et URA- dans des boîtes de pétri. Nous en avons réalisé trois par milieu, pour plus de chances de réussite.
Une fois gélifiés, nous les avons retournées pour éviter toute condensation. Nous avons ensuite préparé la solution d’ensemencement.
Nous avons ensuite incubé le microtube, fermé, 30 minutes dans un bain-marie à 42°C. Munies d’un râteau stérile, nous avons étalé une goutte de la solution d’ensemencement sur chaque milieu, à la façon d’une crêpe. Pour finir, nous avons laissé les colonies se développer à 30°C dans un incubateur, pendant quatre jours.
Résultats de l’expérience :
Après quatre jours d’incubation, les colonies ont proliféré. Pour observer les résultats de la transgénèse, il est nécessaire d’éclairer les boîtes de pétri sous une lampe UV.
On remarque, comme prévu, que dans le milieu YPD, toutes les levures ont survécu. Elles forment une sorte de bouillie, il est difficile de distinguer les levures ayant correctement intégré le gène. Toutefois, certaines sont bioluminescentes.
Dans le milieu URA-, les levures sont beaucoup moins nombreuses, et bien plus visibles. Elles sont toutes bioluminescentes et elles peuvent survivre dans un milieu dépourvu d’uracile ; elles ont donc bien intégré le gène.
Conclusion de l'expérience :
La transgénèse est un succès, nous avons donc réussi à travailler en milieu stérile.
A- La source Glowee
A force de recherches, nous avons découvert l'existence d'une entreprise française, Glowee, qui est actuellement en train de développer une source d’éclairage bioluminescente. Nous avons pris l’initiative de les contacter pour en savoir plus sur ce projet, pour mener à bien notre enquête. Nous les avons rencontrés à Paris lors de l’inauguration de leur salle de relaxation bioluminescente, la Glowzen Room. Nous avons tout d'abord eu la chance de pouvoir interviewer Luc Vidal, responsable événementiel de la start-up, pour en apprendre un peu plus sur leurs produits. Puis, grâce à la sollicitude de l’équipe, nous avons pu réaliser deux mesures sur la source de la Glowzen Room ; une de spectre, et une de luminance, dont nous traiterons en troisième partie.
Depuis quelques années, Glowee développe en parallèle deux types de sources bioluminescentes : une «liquide» et une «solide». La lumière est produite par des bactéries, les E.Coli, une espèce inoffensive, présente par exemple dans notre système digestif. En laboratoire, les expérimentations se placent à 0 sur l'échelle pathogène-allergène. Les bactéries ont été génétiquement modifiées par l’ajout de gènes issus de six espèces de calamars abyssaux différentes. Ces calamars sont naturellement bioluminescents ; ils hébergent des bactéries bioluminescentes, et produisent de la lumière par symbiose. Ce gène bioluminescent présent dans les bactéries est trouvable dans des banques d’ADN. On insère ce gène par transgénèse dans les E.coli.
La technique solide
Pour la technique solide, les bactéries sont présentes en fine couche gélifiée au fond d’une petite boîte rectangulaire, peu épaisse (deux centimètres environ). Ces petites boîte ont malheureusement une durée de vie limitée ; environ six jours. Les bactéries sont mises en culture dans un gel, et sous l’action d’arabinose, elles entrent dans une phase de « montée », qui dure quelques heures. Elles entrent ensuite en survie ; la quantité de nutriments fournie au début est insuffisante pour qu’elles puissent se reproduire. Les bactéries finissent donc par mourir peu à peu, faute d’oxygène et de nutriments. Nous avons pu prendre en main ces petites boîtes dans la Glowzen Room ; plusieurs avaient été mises à notre disposition.
Les applications de cette technique ?
- L'illumination dans l’événementiel (conte de sensibilisation pour enfants bioluminescent...)
La technique liquide
Pour la technique liquide, les bactéries sont mises en solution, avec des nutriments liquides et de l’air, dans un tube. Un agitateur permet de brasser le mélange en continu, et d'apporter de l'air, paramètre nécessaire à la réaction bioluminescente. Les bactéries prolifèrent et se renouvellent tant qu’on leur apporte des nutriments. Les bactéries mortes, moins denses que la solution, remontent à la surface et sont évacuées par un tube. C’est sur cet appareil que nous avons pu effectuer nos mesures.
Les applications de cette technique ?
- L'illumination urbaine (vitrines de magasins, panneaux de signalisation)
- La relaxation (spas et hôtellerie)
Les domaines d'application avancés par Glowee (deux techniques confondues) :
Crédit : GloweeB- Qu'est-ce que la transgenèse ?
Nous avons appris auprès de Glowee que les bactéries présentes dans leurs sources étaient génétiquement modifiées, en leur insérant un gène bioluminescent, par transgénèse. Il nous a donc paru intéressant de développer un peu plus sur cette technique de transgénèse.
1- D'un point de vue général
La transgénèse est une technique de biologie moléculaire qui consiste à transformer le génome d’un organisme receveur en y insérant un gène qu’il ne possède pas naturellement.
C’est une technique du génie génétique. Le génie génétique désigne l’ensemble des outils et des techniques de la biologie moléculaire permettant, de manière contrôlée, l’étude de la modification des gènes, dans un but de recherche fondamentale ou appliquée. On obtient alors un OGM (Organisme Génétiquement Modifié). Ainsi, un OGM est un organisme dont le génome a été artificiellement modifié selon les techniques du génie génétique pour lui conférer une nouvelle propriété. Les gènes peuvent être isolés, clonés, découpés, modifiés, ou encore réimplantés dans un autre organisme. C’est le cas de la transgénèse. La transgénèse est possible grâce à l’universalité de l’ADN et du code génétique : en effet, l’ADN est une molécule universelle, c’est-à-dire qu’elle a le même type de codage chez n’importe quel type d’êtres vivants, l’organisme receveur peut donc utiliser l’ADN transféré comme le sien. Les expériences de transgénèse sont réalisées en laboratoire et sont évidemment interdites chez l’homme pour des raisons éthiques. D’un point de vue historique, la première transgénèse eut lieu en 1971, lorsque le chercheur américain Paul Berg introduisit un fragment d’ADN du virus SV 40 dans la bactérie Escherichia coli. Depuis, les progrès dans ce domaine ont été considérables, la première souris transgénique a vu le jour en 1980. De nos jours, les applications de la transgénèse sont nombreuses et variées : cette technique est aussi bien utilisée pour l’agronomie et l’amélioration des qualités alimentaires que pour l’environnement, l’industrie ou la santé.
Pour être réussie la transgénèse nécessite :
- la pénétration du transgène dans les cellules cibles
- son intégration dans le génome
- son aptitude à s’exprimer dans les cellules
- la possibilité d’obtenir la régénération d’individus entiers à partir de cellules génétiquement modifiées.
La transgénèse comprend plusieurs étapes :
- L'identification le “gène d’intérêt” c’est-à-dire le gène intéressant que l’on veut transférer dans un autre organisme vivant.
- L’isolement du gène d’intérêt
- La fabrication d’une construction génétique composée du gène d’intérêt, de séquences de régulation nécessaires à son expression dans l'organisme receveur (codon initiateur et codon stop) et de gène marqueur (pour vérifier à la fin de la manipulation les cellules ayant intégré la construction génétique).
- La multiplication de la construction génétique
- L’introduction du gène modifié dans les cellules receveuses par transfert direct (biolistique) ou naturel (agrobacterium)
- La régénération d’organisme à partir des cellules génétiquement modifiées
- La confirmation de la réussite de la transgénèse grâce au gène marqueur.
Un schéma pour mieux comprendre la transgénèse, ici d'un gène intéressant dans une plante, afin de créer un OGM plus performant :
2- Une expérience pour illustrer ce procédé
Pour illustrer concrètement ce procédé, nous avons décidé de réaliser une expérience de transgénèse d’un gène de méduse bioluminescent dans des levures. Nous avons ainsi commandé un kit pour cette expérience, et nous l’avons réalisée dans une des salles de travaux pratiques du lycée.
Le but de cette expérience est d’intégrer le gène GFP, codant la bioluminescence, extrait d’un spécimen de méduse Aequora Victoria dans une colonie de levures type Saccharomyces cerevisiae. On ensemence ces levures dans deux milieux différents. Dans le premier milieu, que l’on nomme YPD, dit « standard », on trouve de l’uracile, protéine nécessaire au développement des levures. Dans le second milieu, que l’on nomme URA-, cette protéine est absente. La préparation à ensemencer contient le gène GFP, auquel on a ajouté un gène codant la production d’uracile. Donc si la transgénèse est réussie, les levures seront non seulement bioluminescentes, mais aussi capable de produire leur propre uracile.
Le milieu YPD permet donc la survie de toutes les levures, qu’elles aient réussi à intégrer le gène ou non, tandis que le milieu URA- ne permet qu’aux levures devenues bioluminescentes, et par conséquent capable de produire leur propre uracile, de survivre.
Protocole :
Etape 1 : préparation des milieux Test et Témoin pour les ensemencements des levures transformées :
- Liquéfier les milieux YPD et URA- fournis en les mettant au four micro-onde (bouchons dévissés), vérifier toutes les 15-20s l’avancement de la liquéfaction, agiter manuellement pour homogénéiser.
- Couler le milieu dans les boîtes de pétri 55mm stériles.
- Laisser le milieu se solidifier à température ambiante pendant une vingtaine de minutes.
- Retourner les boîtes de pétri.
Etape 2 : préparation de la solution à ensemencer :
- Avec une micropipette stérile, prélever une goutte d’ADN carrier (solution facilitant la transformation).
- Introduire la goutte dans le microtube.
- Répéter l’opération, en prélevant cette fois une goutte d’ADN plasmidique.
- Fermer le microtube, regrouper toutes les gouttes en tapant fermement le fond du microtube sur la paillasse (les gouttes doivent être bien rassemblées pour l’étape suivante)
- Prélever une colonie fraîche de 3-4mm de diamètre à l’aide d’un bâtonnet stérile dans la boîte de Pétri des cultures fraîches.
- Transférer cette colonie dans le microtube et homogénéiser avec le cure-dents en mélangeant vivement.
- Incuber le microtube (fermé) 30 minutes dans un bain-marie à 42°C
Etape 3 : ensemencement :
- Une fois l’incubation terminée, étaler à l’aide d’un râteau une goutte du microtube de la solution d’ensemencement sur le milieu YPD (témoin).
- Répéter l’opération sur la boîte du milieu URA- (milieu sélectif des levures transformées)
- Incuber les boîtes de pétri à 30°C jusqu’à l’observation des transformants (3-4 jours)
-Visualiser l’efficacité de la transformation sous une lampe UV qui permet l’observation de la fluorescence de la protéine GFP
Réalisation de l’expérience :
Pour le bon fonctionnement de cette expérience, il était nécessaire de travailler en milieu stérile. Nous l’avons donc réalisée à proximité d’une flamme.
Nous avons ensuite coulé les milieux YPD et URA- dans des boîtes de pétri. Nous en avons réalisé trois par milieu, pour plus de chances de réussite.
Une fois gélifiés, nous les avons retournées pour éviter toute condensation. Nous avons ensuite préparé la solution d’ensemencement.
Nous avons ensuite incubé le microtube, fermé, 30 minutes dans un bain-marie à 42°C. Munies d’un râteau stérile, nous avons étalé une goutte de la solution d’ensemencement sur chaque milieu, à la façon d’une crêpe. Pour finir, nous avons laissé les colonies se développer à 30°C dans un incubateur, pendant quatre jours.
Résultats de l’expérience :
Après quatre jours d’incubation, les colonies ont proliféré. Pour observer les résultats de la transgénèse, il est nécessaire d’éclairer les boîtes de pétri sous une lampe UV.
On remarque, comme prévu, que dans le milieu YPD, toutes les levures ont survécu. Elles forment une sorte de bouillie, il est difficile de distinguer les levures ayant correctement intégré le gène. Toutefois, certaines sont bioluminescentes.
Dans le milieu URA-, les levures sont beaucoup moins nombreuses, et bien plus visibles. Elles sont toutes bioluminescentes et elles peuvent survivre dans un milieu dépourvu d’uracile ; elles ont donc bien intégré le gène.
Conclusion de l'expérience :
La transgénèse est un succès, nous avons donc réussi à travailler en milieu stérile.
Que vaudrait cette source par rapport aux éclairages domestiques actuels ?
Maintenant que nous savons que la création d'une source bioluminescente est possible, et est en cours de développement par une entreprise française, Glowee, il nous a paru indispensable de la comparer aux divers éclairages domestiques actuellement sur le marché.
A- Les éclairages domestiques actuels
Il serait déjà intéressant de se pencher sur les différents types d'éclairage qui illuminent nos maisons aujourd'hui, sur leur fonctionnement, leurs avantages et leurs défauts. Lors de notre visite à l’IOGS (Institut d’Optique Graduate School), l’un des professeurs de l'école nous a fait une petite présentation sur le sujet.
1- Quels sont-ils ? Comment fonctionnent-ils ?
Avant de parler de façon plus ciblée des trois types de lampes que nous avons repérés, il nous faut d’abord définir les deux grandes familles d’éclairage : l’incandescence et la luminescence.
La lampe halogène
La lampe halogène rentre dans la première catégorie ; c’est une lampe à incandescence. Un courant électrique porte un filament en tungstène à haute température par effet Joule, il émet alors de la lumière par incandescence. Plus le courant est élevé, plus le filament chauffe et plus la quantité de lumière émise est importante.
Toutefois, la lampe à filament présente quelques désavantages : elle est très énergivore. La lampe halogène reprend le même principe de fonctionnement, mais des gaz halogénés (iode et brome) à basse pression ont été introduits dans une seconde ampoule supportant les hautes températures et permettant la régénération du filament, au moins partiellement, ce qui augmente la durée de vie de l'ampoule. Elle est aussi plus efficace.
De nos jours, on ne trouve presque plus de lampes à filament non halogènes sur le marché. Elles ont été remplacées par les lampes à halogène.
La lampe à LED
La LED, ou diode électroluminescente, fait partie de la seconde catégorie ; c’est une lampe à luminescence. Elle est composée d’un petit élément de semi-conducteur dans lequel on fait circuler un courant électrique qui excite les électrons. Ceux-ci se désexcitent en émettant de la lumière, en général à une longueur d’onde assez précise (rouge, verte, ou bleue par exemple). Une lampe à LED est composée de plusieurs petites LED associées. Pour obtenir des lampes à LED blanches, on utilise une LED bleue associée à des composés chimiques qui absorbent le bleu et réémettent dans le rouge et le vert.
La lampe à LED présente de nombreux avantages : elle consomme moins que les autres lampes (comme les halogènes, par exemple), elle a une meilleure durée de vie, et elle est froide, il n’y a donc aucun risque de brûlure. Si au départ, la LED était exclusivement réservée aux voyants des appareils électroniques, elle remplace aujourd’hui de plus en plus les autres types d’éclairage.
La lampe fluocompacte
La lampe fluocompacte est généralement un tube enroulé sur lui-même en forme de spirale, ou de façon à former plusieurs boucles.
Au niveau de ce tube, une électrode génère des électrons. Ce flot d’électrons parcourt l’intérieur du tube, puis excite le gaz contenu à l’intérieur (généralement du mercure), qui se désexcite en émettant de la lumière (essentiellement UV). Les parois du tube sont recouvertes de poudres fluorescentes. Les photons UV sont absorbés par ces poudres qui ré-émettent instantanément de la lumière ; on parle de fluorescence. Le rôle de ces poudres est d’absorber les raies de longueurs d’onde UV, pour réémettre une petite quantité dans chaque longueur d’onde visible, ce qui donne l’illusion d’une lumière blanche. Par contre, la lampe fluocompacte met un certain temps avant d'atteindre son intensité lumineuse maximale.
2- Comment comparer ces éclairages ?
Il existe divers paramètres dont la mesure permet de comparer plusieurs types d’éclairage.
B-Mesures comparatives sur les différentes sources
Pour le bon déroulement de notre enquête, nous avions très envie de comparer les quelques mesures effectuées sur la source Glowee à Paris, lors de l'inauguration de la Glowzen Room, avec d’autres effectuées sur des éclairages domestiques classiques. Nous nous sommes donc toutes les trois rendues à l’IOGS (Institut d’Optique Graduate School), une école d’ingénieurs à Palaiseau, pour effectuer diverses mesures comparatives sur les trois principales sources d'éclairage qui existent : une lampe halogène, une lampe à LED, et une lampe fluocompacte, qui seront pour la suite nos « lampes de référence ». Dans un premier temps, nous avons eu droit à une petite présentation sur le sujet. Nous nous sommes ensuite rendues dans une des salles de TP de l’école pour réaliser des mesures grâce au matériel qui avait été mis à notre disposition. Nous avons fait des mesures de spectres, grâce à un spectromètre, d’IRC et d’éclairement grâce à un luxmètre-chromamètre, de flux total dans la sphère intégrante, et de luminance avec le luminance-mètre.
1- Mesures de spectre
Nous avons commencé par effectuer des mesures de spectres, à l’aide d’un spectromètre. Celui que nous avons utilisé se présentait sous la forme d’un boîtier, auquel on avait fixé une fibre optique (qui permet de faire entrer la lumière dans l’instrument). La lumière de la source pénètre à l’extrémité de la fibre optique, qui la guide jusque dans le boîtier. Une fois à l’intérieur, un jeu de miroirs et un système dispersif (ici un réseau de diffraction) permettent de décomposer la lumière. Une fois décomposée, la lumière est détectée par une barrette de photodiodes (petits capteurs de lumière). Chaque photodiode reçoit une longueur d’onde particulière. Les informations qu’elles envoient sont ensuite rassemblées et traitées par un logiciel sur un ordinateur, ce qui nous permet d’obtenir un spectre.
Voici les différents spectres que nous avons obtenus.
On observe que la lampe halogène a un spectre en forme de cloche, dont seulement le premier tronçon appartient au visible. Elle émet un petit peu dans chaque longueur d’onde, ce qui donne l’impression à l’œil qu’elle est blanche. Le maximum d'émission se situe dans le proche infrarouge, pour une longueur d'onde de l'ordre de 1µm, d'après la loi de Wien, la température du filament étant de l'ordre de 2800-3000 K. Une grande partie de la lumière est ainsi « perdue » puisqu’invisible pour notre œil, ce qui explique que les lampes halogène soient si énergivores.
On remarque sur ce spectre un premier pic d’émission dans le bleu (450nm), qui correspond à la diode bleue utilisée pour fabriquer des lampes à LED. L’autre pic entre le vert et le rouge correspond aux composés chimiques présents dans une lampe à LED, qui absorbent une partie du bleu pour réémettre dans le rouge et le vert, afin de donner l’illusion d’une lampe blanche.
Les principales raies du spectre correspondent aux pics d’émission du gaz (ici de la vapeur de mercure) dans la lampe fluocompacte. Toutefois, on remarque qu’une petite quantité de lumière est émise à d’autres longueurs d’ondes (par exemple autour de 600nm) ; c’est là l’effet des poudres fluorescentes qui absorbent en partie les pics et réémettent un petit peu à d’autres longueurs d’onde, pour donner une impression de lumière blanche.
2- Tableau comparatif des différentes sources
Le flux total
Le flux total se mesure grâce à une sphère intégrante. La sphère que nous avons utilisée nous a parue énorme, elle faisait près de deux mètres de diamètre ! L’intérieur de la sphère est recouvert d’une peinture blanche mate, très diffusante. On ouvre d’abord la sphère intégrante en deux, puis on visse l’ampoule sur le support prévu à cet effet, au centre de la sphère, et on referme la sphère. On allume ensuite la lumière.
Les rayons émis par la lampe se réfléchissent sur la surface de la sphère ; on parle de réflexions diffuses multiples. La photodiode va analyser la lumière reçue et nous donner un flux total. Ici, c’est sans surprise la LED qui a le flux total le plus important, avec 2519 lm (elle était extrêmement éblouissante). Suivent la fluocompacte, avec 856 lm, puis l’halogène, avec 653 lm. La source Glowee est loin derrière, avec 10 lm. En effet, elle éclaire peu, comparée aux autres sources.
L’efficacité lumineuse :
Nous avons introduit dans le tableau une nouvelle notion très couramment utilisée pour comparer des lampes : l’efficacité lumineuse, notée eta, qui est le rapport entre le flux total et la puissance consommée, et s’exprime en lm/W (lumens par watts). Il nous est toutefois impossible d’appliquer ce rapport sur la source Glowee, puisqu’elle ne consomme pas d’énergie électrique à proprement parler. La lampe à LED est de très loin la plus efficace, avec 108.5 lm/W, suivie de la lampe fluocompacte, avec 43 lm/W. La lampe halogène arrive loin derrière avec ses 10.3 lm/W, et pour cause, elles sont très énergivores.
L’IRC :
L’IRC (ou Indice de Rendu des Couleurs) est une mesure qui permet de quantifier la restitution des couleurs d’une lampe, autrement dit, si elle imite bien le soleil. Il est compris entre 0 et 100 et n’a pas d’unité. Un IRC est considéré comme très bon à partir de 80. Ce jour-là, nous l'avons mesuré avec un luxmètre-chromamètre. C’est la lampe halogène qui a le meilleur IRC, avec 98, suivie de la fluocompacte avec 84, et la LED, avec 82.5. La source Glowee n’arrive que très loin derrière, avec seulement 14. La restitution des couleurs est donc plutôt mauvaise, ce qui n’est pas étonnant, puisque la source émet uniquement dans le bleu-vert.
Nous ne disposions pas de source Glowee à l'IOGS pour effectuer une mesure d'IRC. Nous avons donc reproduit les conditions d'éclairement de la source avec une lampe halogène blanche et un filtre vert. Nous avions mesuré à Paris une luminance de 0.3 candela par mètre carré. Nous avons modulé l'intensité lumineuse de la lampe halogène blanche jusqu'à obtenir cette valeur. Là, nous avons mesuré l'IRC avec le luxmètre chromamètre. Il était de 14.
Un autre moyen d'évaluer la restitution des couleurs
Il existe un autre moyen de comparer la restitution des couleurs : avec des palettes de couleurs. On les utilise généralement pour tester le rendu couleur de nouvelles caméras. Nous en avons amené une dans la Glowzen Room, à Paris. Sous les trois éclairages classiques, les couleurs sont très bien restituées. Sous la source de Glowee, elles étaient toutes semblables, plutôt grises, vertes, marrons. Nous avons reproduit l’expérience avec une lampe à vapeur de mercure, qui émet essentiellement dans le bleu-vert, comme la source Glowee.
A gauche, nous avons la palette de couleurs à la lumière du jour. On distingue six carrés de couleurs différentes : beige, bordeaux, vert sapin, bleu, violet, vert d’eau. Sous la lampe à vapeur de mercure, on distingue toujours six carrés, mais les couleurs semblent se confondre deux à deux : une sorte de vert foncé, un violet foncé, et un genre de gris vert. Une nouvelle fois, on remarque que la restitution des couleurs n'est pas vraiment optimale, ce qui est tout fait normal pour une lampe émettant dans le bleu-vert.
C- Concrètement, quels sont les avantages de cette source ?
La source Glowee présente un avantage majeur :
Mais elle possède de nombreux autres atouts :
Enfin, pour terminer, la société Glowee présente des chiffres très encourageants pour ses deux lignes de produits :
Pour conclure sur le potentiel de la source Glowee :
A- Les éclairages domestiques actuels
Il serait déjà intéressant de se pencher sur les différents types d'éclairage qui illuminent nos maisons aujourd'hui, sur leur fonctionnement, leurs avantages et leurs défauts. Lors de notre visite à l’IOGS (Institut d’Optique Graduate School), l’un des professeurs de l'école nous a fait une petite présentation sur le sujet.
1- Quels sont-ils ? Comment fonctionnent-ils ?
Avant de parler de façon plus ciblée des trois types de lampes que nous avons repérés, il nous faut d’abord définir les deux grandes familles d’éclairage : l’incandescence et la luminescence.
La lampe halogène
La lampe halogène rentre dans la première catégorie ; c’est une lampe à incandescence. Un courant électrique porte un filament en tungstène à haute température par effet Joule, il émet alors de la lumière par incandescence. Plus le courant est élevé, plus le filament chauffe et plus la quantité de lumière émise est importante.
Toutefois, la lampe à filament présente quelques désavantages : elle est très énergivore. La lampe halogène reprend le même principe de fonctionnement, mais des gaz halogénés (iode et brome) à basse pression ont été introduits dans une seconde ampoule supportant les hautes températures et permettant la régénération du filament, au moins partiellement, ce qui augmente la durée de vie de l'ampoule. Elle est aussi plus efficace.
De nos jours, on ne trouve presque plus de lampes à filament non halogènes sur le marché. Elles ont été remplacées par les lampes à halogène.
La lampe à LED
La LED, ou diode électroluminescente, fait partie de la seconde catégorie ; c’est une lampe à luminescence. Elle est composée d’un petit élément de semi-conducteur dans lequel on fait circuler un courant électrique qui excite les électrons. Ceux-ci se désexcitent en émettant de la lumière, en général à une longueur d’onde assez précise (rouge, verte, ou bleue par exemple). Une lampe à LED est composée de plusieurs petites LED associées. Pour obtenir des lampes à LED blanches, on utilise une LED bleue associée à des composés chimiques qui absorbent le bleu et réémettent dans le rouge et le vert.
La lampe à LED présente de nombreux avantages : elle consomme moins que les autres lampes (comme les halogènes, par exemple), elle a une meilleure durée de vie, et elle est froide, il n’y a donc aucun risque de brûlure. Si au départ, la LED était exclusivement réservée aux voyants des appareils électroniques, elle remplace aujourd’hui de plus en plus les autres types d’éclairage.
La lampe fluocompacte
La lampe fluocompacte est généralement un tube enroulé sur lui-même en forme de spirale, ou de façon à former plusieurs boucles.
Au niveau de ce tube, une électrode génère des électrons. Ce flot d’électrons parcourt l’intérieur du tube, puis excite le gaz contenu à l’intérieur (généralement du mercure), qui se désexcite en émettant de la lumière (essentiellement UV). Les parois du tube sont recouvertes de poudres fluorescentes. Les photons UV sont absorbés par ces poudres qui ré-émettent instantanément de la lumière ; on parle de fluorescence. Le rôle de ces poudres est d’absorber les raies de longueurs d’onde UV, pour réémettre une petite quantité dans chaque longueur d’onde visible, ce qui donne l’illusion d’une lumière blanche. Par contre, la lampe fluocompacte met un certain temps avant d'atteindre son intensité lumineuse maximale.
2- Comment comparer ces éclairages ?
Il existe divers paramètres dont la mesure permet de comparer plusieurs types d’éclairage.
B-Mesures comparatives sur les différentes sources
Pour le bon déroulement de notre enquête, nous avions très envie de comparer les quelques mesures effectuées sur la source Glowee à Paris, lors de l'inauguration de la Glowzen Room, avec d’autres effectuées sur des éclairages domestiques classiques. Nous nous sommes donc toutes les trois rendues à l’IOGS (Institut d’Optique Graduate School), une école d’ingénieurs à Palaiseau, pour effectuer diverses mesures comparatives sur les trois principales sources d'éclairage qui existent : une lampe halogène, une lampe à LED, et une lampe fluocompacte, qui seront pour la suite nos « lampes de référence ». Dans un premier temps, nous avons eu droit à une petite présentation sur le sujet. Nous nous sommes ensuite rendues dans une des salles de TP de l’école pour réaliser des mesures grâce au matériel qui avait été mis à notre disposition. Nous avons fait des mesures de spectres, grâce à un spectromètre, d’IRC et d’éclairement grâce à un luxmètre-chromamètre, de flux total dans la sphère intégrante, et de luminance avec le luminance-mètre.
1- Mesures de spectre
Nous avons commencé par effectuer des mesures de spectres, à l’aide d’un spectromètre. Celui que nous avons utilisé se présentait sous la forme d’un boîtier, auquel on avait fixé une fibre optique (qui permet de faire entrer la lumière dans l’instrument). La lumière de la source pénètre à l’extrémité de la fibre optique, qui la guide jusque dans le boîtier. Une fois à l’intérieur, un jeu de miroirs et un système dispersif (ici un réseau de diffraction) permettent de décomposer la lumière. Une fois décomposée, la lumière est détectée par une barrette de photodiodes (petits capteurs de lumière). Chaque photodiode reçoit une longueur d’onde particulière. Les informations qu’elles envoient sont ensuite rassemblées et traitées par un logiciel sur un ordinateur, ce qui nous permet d’obtenir un spectre.
Voici les différents spectres que nous avons obtenus.
On observe que la lampe halogène a un spectre en forme de cloche, dont seulement le premier tronçon appartient au visible. Elle émet un petit peu dans chaque longueur d’onde, ce qui donne l’impression à l’œil qu’elle est blanche. Le maximum d'émission se situe dans le proche infrarouge, pour une longueur d'onde de l'ordre de 1µm, d'après la loi de Wien, la température du filament étant de l'ordre de 2800-3000 K. Une grande partie de la lumière est ainsi « perdue » puisqu’invisible pour notre œil, ce qui explique que les lampes halogène soient si énergivores.
On remarque sur ce spectre un premier pic d’émission dans le bleu (450nm), qui correspond à la diode bleue utilisée pour fabriquer des lampes à LED. L’autre pic entre le vert et le rouge correspond aux composés chimiques présents dans une lampe à LED, qui absorbent une partie du bleu pour réémettre dans le rouge et le vert, afin de donner l’illusion d’une lampe blanche.
Les principales raies du spectre correspondent aux pics d’émission du gaz (ici de la vapeur de mercure) dans la lampe fluocompacte. Toutefois, on remarque qu’une petite quantité de lumière est émise à d’autres longueurs d’ondes (par exemple autour de 600nm) ; c’est là l’effet des poudres fluorescentes qui absorbent en partie les pics et réémettent un petit peu à d’autres longueurs d’onde, pour donner une impression de lumière blanche.
2- Tableau comparatif des différentes sources
Le flux total
Le flux total se mesure grâce à une sphère intégrante. La sphère que nous avons utilisée nous a parue énorme, elle faisait près de deux mètres de diamètre ! L’intérieur de la sphère est recouvert d’une peinture blanche mate, très diffusante. On ouvre d’abord la sphère intégrante en deux, puis on visse l’ampoule sur le support prévu à cet effet, au centre de la sphère, et on referme la sphère. On allume ensuite la lumière.
Les rayons émis par la lampe se réfléchissent sur la surface de la sphère ; on parle de réflexions diffuses multiples. La photodiode va analyser la lumière reçue et nous donner un flux total. Ici, c’est sans surprise la LED qui a le flux total le plus important, avec 2519 lm (elle était extrêmement éblouissante). Suivent la fluocompacte, avec 856 lm, puis l’halogène, avec 653 lm. La source Glowee est loin derrière, avec 10 lm. En effet, elle éclaire peu, comparée aux autres sources.
L’efficacité lumineuse :
Nous avons introduit dans le tableau une nouvelle notion très couramment utilisée pour comparer des lampes : l’efficacité lumineuse, notée eta, qui est le rapport entre le flux total et la puissance consommée, et s’exprime en lm/W (lumens par watts). Il nous est toutefois impossible d’appliquer ce rapport sur la source Glowee, puisqu’elle ne consomme pas d’énergie électrique à proprement parler. La lampe à LED est de très loin la plus efficace, avec 108.5 lm/W, suivie de la lampe fluocompacte, avec 43 lm/W. La lampe halogène arrive loin derrière avec ses 10.3 lm/W, et pour cause, elles sont très énergivores.
L’IRC :
L’IRC (ou Indice de Rendu des Couleurs) est une mesure qui permet de quantifier la restitution des couleurs d’une lampe, autrement dit, si elle imite bien le soleil. Il est compris entre 0 et 100 et n’a pas d’unité. Un IRC est considéré comme très bon à partir de 80. Ce jour-là, nous l'avons mesuré avec un luxmètre-chromamètre. C’est la lampe halogène qui a le meilleur IRC, avec 98, suivie de la fluocompacte avec 84, et la LED, avec 82.5. La source Glowee n’arrive que très loin derrière, avec seulement 14. La restitution des couleurs est donc plutôt mauvaise, ce qui n’est pas étonnant, puisque la source émet uniquement dans le bleu-vert.
Nous ne disposions pas de source Glowee à l'IOGS pour effectuer une mesure d'IRC. Nous avons donc reproduit les conditions d'éclairement de la source avec une lampe halogène blanche et un filtre vert. Nous avions mesuré à Paris une luminance de 0.3 candela par mètre carré. Nous avons modulé l'intensité lumineuse de la lampe halogène blanche jusqu'à obtenir cette valeur. Là, nous avons mesuré l'IRC avec le luxmètre chromamètre. Il était de 14.
Un autre moyen d'évaluer la restitution des couleurs
Il existe un autre moyen de comparer la restitution des couleurs : avec des palettes de couleurs. On les utilise généralement pour tester le rendu couleur de nouvelles caméras. Nous en avons amené une dans la Glowzen Room, à Paris. Sous les trois éclairages classiques, les couleurs sont très bien restituées. Sous la source de Glowee, elles étaient toutes semblables, plutôt grises, vertes, marrons. Nous avons reproduit l’expérience avec une lampe à vapeur de mercure, qui émet essentiellement dans le bleu-vert, comme la source Glowee.
A gauche, nous avons la palette de couleurs à la lumière du jour. On distingue six carrés de couleurs différentes : beige, bordeaux, vert sapin, bleu, violet, vert d’eau. Sous la lampe à vapeur de mercure, on distingue toujours six carrés, mais les couleurs semblent se confondre deux à deux : une sorte de vert foncé, un violet foncé, et un genre de gris vert. Une nouvelle fois, on remarque que la restitution des couleurs n'est pas vraiment optimale, ce qui est tout fait normal pour une lampe émettant dans le bleu-vert.C- Concrètement, quels sont les avantages de cette source ?
La source Glowee présente un avantage majeur :
- Elle permettrait de limiter l'impact environnemental de l'éclairage : la lumière qu'elle émet est produite par un organisme vivant, une bactérie (E.Coli) non pathogène pour l'Homme, qui peut donc être utilisée à l'infini, contrairement à l'électricité. Cela permet alors de ne pas utiliser de ressources non renouvelables telles que les métaux rares et de réduire la pollution, les nuisances de la lumière sur l'environnement et la biodiversité, les déchets produits étant organiques (pas d'émission de CO2) . De plus les nutriments servant à nourrir les bactéries sont des ressources abondantes.
Mais elle possède de nombreux autres atouts :
- Ainsi, c'est une source naturelle, verte : tous les composants de cette source (bactéries, nutriments (sucre), dioxygène) sont naturellement présents dans l'environnement.
- Elle permettrait de limiter la pollution lumineuse : en effet l'intensité de cette source est bien plus faible que celle des éclairages domestiques et urbains, elle est ainsi moins agressive que ceux-ci. Cela permettrait entre autres, si cette source venait à remplacer une partie de l'éclairage urbain, aux astronomes de mieux observer le ciel.
- Elle serait aussi un moyen d'illuminer les endroits sombres la nuit : la source Glowee ayant une intensité lumineuse faible, elle permettrait d'éclairer de manière raisonnable les zones d'obscurité, notamment à la campagne, où, par exemple, certaines routes sombres nécessiteraient un peu de lumière la nuit, pour améliorer la sécurité routière, et ce en n'augmentant pas notre empreinte écologique.
- Enfin, c'est une source en développement et qui a du potentiel : elle est très récente (2014) et est donc en cours d'évolution. Par exemple, elle a vu son autonomie lumineuse passer de de seulement quelques secondes aux débuts du projet à 72 heures aujourd'hui. De plus, Glowee cherche à augmenter l'intensité de la source (en veillant à ce qu'elle reste plus faible que celle des éclairages artificiels) pour qu'elle puisse potentiellement être utilisée en ville.
Enfin, pour terminer, la société Glowee présente des chiffres très encourageants pour ses deux lignes de produits :
Pour conclure sur le potentiel de la source Glowee :
Conclusion
Au cours de notre enquête, nous avons vu que la bioluminescence était le fruit d’une réaction biochimique entre deux protéines, la luciférine, et la luciférase, une enzyme. Dans la nature, elle a des rôles divers : la défense, la communication et l’attraction des proies. Nous nous sommes ensuite intéressées à la façon dont on pourrait fabriquer une source bioluminescente, à l’instar de l’entreprise Glowee, que nous avons interviewée, avec des bactéries génétiquement modifiées par transgénèse. Nous avons ainsi réalisé une expérience pour illustrer ce procédé. Puis, nous avons comparé la source Glowee avec les éclairages domestiques actuels, sur lesquels nous avons effectué des mesures à l’IOGS. Pour terminer, nous sommes revenues sur les avantages de cette source.
A l'heure actuelle, la bioluminescence n’est pas encore en mesure de remplacer les sources pour l'éclairage domestique ; elle ne peut donc pas être considérée comme l’éclairage de demain. En revanche, elle pourrait permettre de réduire la consommation en électricité, et la pollution lumineuse en remplaçant ponctuellement ces éclairages dans le cadre de l’événementiel, l’hôtellerie, la relaxation, ou l’illumination urbaine. La bioluminescence serait donc peut-être l’illumination de demain.
Enfin, il est intéressant de noter que des projets similaires existent dans de nombreux autres pays, comme le projet américain « Glowing Plants » ou « Bio-light », développé par les ingénieurs de la marque d’électronique Phillips.
Annexe
Un lexique complet des mots et des notions abordées durant notre enquête.
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Découverte de la Glowzen Room à Paris, en images.
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Compte-rendu de l'interview de Luc Vidal, responsable événementiel chez Glowee.
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La liste intégrale de nos sources.
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