La source presque exclusive d’énergie de la biosphère est fournie par la captation de la lumière solaire lors de la photosynthèse. Cette invention des cellules vivantes primitives, il y a deux milliards et demi d’années, a bouleversé les conditions géochimiques de la planète Terre. Depuis lors, l’évolution de la vie s’est déroulée dans une interaction constante avec un environnement lumineux qui l’a largement orientée.
La lumière constitue un outil privilégié pour interroger, comprendre et manipuler le vivant, depuis le niveau moléculaire jusqu’à celui des écosystèmes. La lumière joue un rôle important pour le vivant et son environnement. Que ce soit directement ou à travers les couleurs qu’elle contribue à faire percevoir, la lumière intervient dans de nombreux processus biologiques et dans des environnements aux intensités lumineuses très variées (e.g. forêts, grottes et souterrains, océans). La perception des couleurs, leurs fonctions dans les règnes animal et végétal (communication, attraction, sélection sexuelle, relations proie-prédateur, etc…), sont autant de champs d’investigation à explorer. De plus, par l’intermédiaire de nos perceptions visuelles, la lumière est profondément intégrée à notre psychologie, notre humeur, notre état de vigilance ou de relaxation et même notre prise de décision. La lumière synchronise nos rythmes biologiques sur les cyclicités journalières et saisonnières de notre environnement, structurant ainsi notre architecture temporelle physiologique et comportementale. Les interactions lumière/vivant peuvent aussi agir comme un guide pour le développement de nouvelles technologies, dont les dispositifs bio-inspirés.
Le but du présent appel à projets est de soutenir les recherches interdisciplinaires exploratoires dans ce domaine, incluant toutes les dimensions de l’interaction lumière/vivant, par exemple et de manière non exhaustive :
- le fonctionnement des photorécepteurs naturels, dans ses dimensions physiques, chimiques et biologiques : organes de la vue, récepteurs photosynthétiques, récepteurs phototropiques ; les phénomènes de phototropisme dans toutes leurs dimensions ; la photobiologie
- l’utilisation par les organismes vivants de signaux lumineux (émission de lumière, mécanismes de contrôle de la coloration, quorum sensing) ou des propriétés physiques de la lumière telles que l’utilisation de la cohérence quantique pour maximiser l’efficacité du transfert d’énergie.
la photochirogénèse, étude de l’apparition de la chiralité du vivant sous l’effet de la lumière polarisée, et plus généralement la photochimie prébiotique, c’est-à-dire l’apparition de systèmes riches en énergie chimique (biomolécules).
- l’utilisation de l’interaction entre la lumière polarisée et des systèmes vivants, par exemple le développement de la spectroscopie en lumière polarisée, à l’échelle moléculaire pour comprendre le fonctionnement des photosystèmes biologiques, ou bien à l’échelle cellulaire pour tracer l’état physiologique des cellules.
- la lumière comme moyen d’exploration ou de thérapie du vivant : photodiagnostic, la thérapie photodynamique, photomarquage d’affinité etc.
- l’utilisation in cellula de biosenseurs, de dispositifs photoactivables, par exemple pour la libération contrôlée de molécules thérapeutiques.
- le rôle de la lumière dans les mécanismes de vieillissement, de dégradation de matériaux et d’ organismes vivants, de pathologies.
- la structuration des écosystèmes par l’exposition lumineuse, l’adaptation des organismes à des environnements aux intensités lumineuses très variées– y compris les conséquences de la pollution lumineuse ; photopériode et rythmes biologiques (dans leur dimension liée à l’interaction lumière-vivant)
La sélection des projets privilégiera les directions de recherche nouvelles et exploratoires plutôt que les domaines déjà bien établis et financés par ailleurs. Le caractère innovant de l’approche proposée devra être clairement mis en évidence, ainsi que la plus-value apportée par la collaboration interdisciplinaire.
Pour obtenir des informations :
Maguy Jaber et Florian Lesage (responsables scientifiques de l’appel à projets) et la Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires
