Introduction

Halobacterium dispose d'au moins deux systèmes de transduction lui permettant de discriminer différentes longueurs d'onde de la lumière. Les récepteurs correspondants sont deux rhodopsines sensorielles, appelées SR (Sensory Rhodopsin) I et II, respectivement. Leur fonctionnement est comparable à celui des rhodopsines visuelles des animaux : l'absorption d'un photon conduit à l'isomérisation d'une molécule de rétinal associée à la protéine, déclenchant une cascade de signalisation intracellulaire. Couplés au "moteur" flagellaire, ces systèmes entraînent l'attraction de la cellule (phototropisme positif) vers les longueurs d'onde du rouge au vert ou, au contraire, son éloignement (phototropisme négatif) pour les longueurs d'onde du bleu-vert jusqu'à l'ultraviolet.
On peut tester au laboratoire l'effet de la lumière artificielle en suivant le principe du protocole ci-dessous qui peut être adapté pour tester plusieurs longueurs d'ondes différentes.

Protocole

Réaliser une culture en milieu liquide complet et la laisser se développer pendant quelques jours jusqu'à ce que le milieu soit suffisamment trouble, correspondant à un grand nombre de cellules. Préparer, à part, du milieu de culture liquide et y mélanger 0,25 % d'agarose. Faire chauffer jusqu'à dissolution de l'agarose puis laisser refroidir. Couler le milieu contenant l'agar dans une boîte de Pétri sur environ 5 mm d'épaisseur. L'agarose est destiné à ralentir les mouvements des cellules pour rendre les résultats plus visibles. Prélever 1 à 2 mL de la culture dense et les verser dans la boîte de Pétri. Mélanger avec un agitateur en verre pour disperser les cellules dans l'ensemble de la boîte. Placer la boîte sous une lampe, à quelques dizaines de cm, de préférence un spot halogène ne dégageant pas trop de chaleur. Recouvrir une partie de la boîte avec un morceau de carton blanc ou avec du papier d'aluminium de façon à ce que la moitié de la surface ne soit pas éclairée. Abandonner la boîte pendant quelques jours.

Résultats

Après plusieurs jours de culture, retirer le cache. Comme le montre le cliché ci-contre, les cellules se sont déplacées en majorité vers la partie de la boîte protégée de la lumière par le cache. Les cellules présentent donc un phototropisme négatif pour la lumière du spot. Elles ont nagé à l'aide de leurs flagelles vers la partie sombre de la boîte. Le sens de rotation des flagelles, qui est conditionné par une cascade de signalisation intracellulaire déclenchée par l'interaction entre la lumière et les molécules de rhodopsine sensorielle de la membrane plasmique, dépend de la longueur d'onde. Le résultat est en accord avec le fait que la lumière du spot est beaucoup plus riche en longueurs d'onde bleues qu'en longueurs d'onde rouges et que le phototropisme négatif est beaucoup plus marqué que le positif.

Si l'on abandonne la boîte quelques jours de plus après extinction du spot et après avoir enlevé le cache, les cellules se déplacent à nouveau dans l'ensemble du milieu et regagnent les zones dont elles s'étaient éloignées comme le montre le cliché ci-dessous.