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La fluorescence à travers l'histoire



Le terme de fluorescence à été emprunté à l’anglais et tire son nom d’un minéral, la fluorite (fluorine). 

Bien avant qu’un nom soit donné à ce phénomène physique, il y a eu de nombreux cas d’observation.

1565 : date des plus anciennes traces archivées connues de « Couleurs anormales de substances naturelles sous des illuminations différentes » 

 

1833 : Mr David Brewster note l’émission rouge d’extraits de chlorophylle sous illumination par des longueurs d’ondes plus courtes. 

 

1850 : L’honneur de nommer l’effet fut donné à George Gabriel Stokes (1819-1903), professeur de mathématiques de l’Université de Cambridge.

Au début des années 1850, il nota les effets de couleurs dans la fluorite et investigua plus en détail. Une des expériences clé fut d’utiliser un prisme pour isoler des ultraviolets et observer l’émission bleue. 
Il appela d’abord cet effet «réflexion dispersive», impliquant une réflexion à une longueur d'onde différente. 
Il écrit:   
"J'avoue ne pas aimer ce terme. Je suis presque enclin à inventer un mot, et l’appeler fluorescence, de l'apparence de la fluorite, de même que le terme analogue d’opalescence est dérivé du nom d'un minéral."
 
Le décalage entre la longueur d'onde du pic d'excitation et la longueur d'onde du pic d'émission est appelé « l’effet Stokes » en l'honneur de son découvreur. 


1927 : La première découverte connue de fluorescence dans un organisme marin est due au hasard d’une promenade.  
Mr Charles E.S. Phillips marchait le long d’une rive à Torbay en Angleterre, et remarqua une anémone dans une flaque à marée basse, d’une couleur verte étrangement lumineuse. Il recueilli et utilisa plusieurs échantillons à la lumière d'un filtre en verre de Wood (un filtre qui absorbe la lumière visible et transmet des rayons ultraviolets). Ce qui confirma la fluorescence de l’anémone sous une lumière ultraviolette. Phillips suggéra que les biologistes marins ajoutent une lumière ultraviolette à leur équipement de recherche, mais peu suivirent son idée.  
 

Dans les années 1930 le biologiste marin japonais Siro Kawaguti examina les pigments de coraux et constata que le pigment le plus répandu était d’une fluorescence verte. Siro Kawaguti effectua un certain nombre d’expériences de manipulation sur les pigments et fût l’auteur de plusieurs articles scientifiques sur le sujet. 
 

 

David Brewster Georges Gabriel Stokes Siro Kawaguti
David Brewster Georges Gabriel Stokes Siro Kawaguti

 

1956, Luis Marden, photographe pour le magazine National Geographic, écrit qu'il remarqua une anémone rouge à une profondeur de 20 mètres, où elle n'aurait pas dû être rouge. La couleur rouge disparu dans des photographies au flash, et Marden conclu correctement que l'effet était dû à la fluorescence.
  
La même année, Conrad Limbaugh et Wheeler Nord, travaillant pour la Scripps Institution of Oceanography, enquêtèrent sur plusieurs anémones aux couleurs vives dans les eaux de la côte ouest et déterminèrent qu'elles étaient fluorescentes.

Anemone fluorescente


Un des plus grands pas effectué dans l'étude de la fluorescence, est dû à l'œuvre de René Catala, directeur de l'Aquarium de Nouméa en Nouvelle-Calédonie. Il à été la première personne à recenser les coraux fluorescents. Catala, passionné par la fluorescence a établi un Temple de la fluorescence des coraux dans l'aquarium.

 

En 1959, il expédia des coraux fluorescents pour l'Europe et monta une exposition à Anvers, en Belgique.
 

La première personne supposée avoir utilisé un éclairage ultraviolet sous la mer est Richard Woodbridge. Il construit ses propres lampes étanches à ultraviolets et les a testé dans les eaux froides du Maine. Il écrit des articles pour le magazine Skin Diver en 1959 et 1961, et a également publié dans la littérature scientifique.


1955 : le pigment fluorescent à été décrit pour la première fois et reconnu en tant que protéine baptisée "Green Fluorescent Protein" (GFP)
 

 

Dans les années 1960, Osamu Shimomura fut le premier à isoler les GFP et à découvrir quelle partie de la GFP est responsable de sa fluorescence. Sa recherche a jeté les bases pour l’étude de la GFP.

En 1962 il extrait des GFP des méduses « Aequorea Victoria » Il à été primé au Nobel en 2008 conjointement avec Martin Chalfie et Roger Tsien. 
 

Au milieu des années 1970, Charles Mazel, fondateur de NightSea commença à construire des lampes ultraviolettes sous-marines. Son travail qui commença d’abord comme un loisir le conduisit finalement à un doctorat en biologie marine et à une carrière de chercheur. 

 

1987 : Douglas Prasher fut probablement le premier à reconnaître le potentiel de la GFP comme molécule de traçage en incorporant les GFP dans des cellules.
 

1988 : Douglas Prasher commence des travaux sur le séquençage et le clonage de la GFP. 

Ida et René Catala Osamu Shimomura Douglas Prasher
Ida et René Catala Osamu Shimomura Douglas Prasher



 1989 :Martin Chalfie découvre les travaux de Douglas Prasher et se passionne pour la GFP et ses possibilités. Il réussi plus tard, avec un de ses étudiant à connecter le gène de la GFP avec une bactérie E.coli.      

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Fig3

e-coli

 


Au début 1990, Roger Tsien a prélevé des GFP aux méduses et les a restructuré pour obtenir des déclinaisons allant du bleu au jaune. Roger Tsien est responsable de la compréhension du fonctionnement de la GFP et pour avoir développé de nouvelles techniques et mutations de la GFP. 

Son équipe a produit des mutations, pour une fluorescence plus lumineuse et plus colorée que celle naturelles. 

A l’aide d’un microscope les scientifiques peuvent désormais déterminer facilement par leur éclat, où et quand les gènes sont activés ou les protéines exprimées.

Au fil des ans, Tsien a élargi la palette de couleurs de protéines fluorescentes pour inclure oranges, rouges, violets et. Il a également mis au point un moyen de surveiller les interactions de deux protéines, taguées avec différentes teintes.

 

IMAGE - Rendered GFP - 2900 tsien tsien2


Entre 1990 et 1992, En mesurant le degré d’excitation et d’émission spectrographique, le Dr Charles Mazel à découvert que contrairement à la croyance commune, la lumière ultraviolette n’est pas la plus efficace pour stimuler la fluorescence dans les GFP mais qu’une lumière bleue d’une longueur d’onde comprise entre 450 et 470 nm donne de meilleurs résultats. 


C’est en s’appuyant sur cette découverte qu’il a ensuite développé la forme moderne de la plongée à fluorescence avec torches à lumière bleue et filtres jaunes.

Il fonde NightSea en 1999 pour rendre sa technologie disponible pour les instituts de recherche, l’industrie et bien sûr les amateurs.

 

Martin Chalfie Roger Tsien Charles Mazel
Martin Chalfie Roger Tsien Charles Mazel