Fluorescence

La fluorescence est une luminescence observée essentiellement pendant l’irradiation d’une substance. Un fluorophore absorbe des photons, passe brièvement dans un état électronique excité puis réémet une partie de l’énergie sous forme de lumière. L’émission s’éteint généralement très vite lorsque l’excitation cesse et se produit souvent à une longueur d’onde plus grande que celle absorbée.

Excitation et émission

L’absorption n’entraîne pas la réémission de toute l’énergie reçue. Une partie est dissipée par des processus non radiatifs avant l’émission ; le photon fluorescent possède alors souvent une énergie plus faible. Les spectres d’excitation et d’émission, le rendement quantique et la durée de vie de l’état excité caractérisent le phénomène. L’intensité observée dépend aussi de la concentration, du pH, de la température, de l’oxygène, de l’environnement moléculaire et de l’altération progressive du fluorophore sous l’éclairage.

La fluorescence se distingue de la bioluminescence, où une réaction chimique produit l’état excité, et de la phosphorescence, dont l’émission peut persister nettement après la fin de l’irradiation. Elle ne correspond pas non plus à la simple réflexion d’une couleur : un objet fluorescent émet une nouvelle lumière après absorption.

Dans les organismes aquatiques

Des protéines, pigments ou structures associées peuvent fluorescer chez des coraux, poissons et autres organismes marins. La lumière disponible sous l’eau, les propriétés optiques des tissus et les filtres de l’œil déterminent ce qui est effectivement visible. Une couleur éclatante sous ultraviolet ou sous lumière bleue ne démontre pas, à elle seule, une fonction écologique ; camouflage, communication, photoprotection et effets secondaires des pigments constituent des hypothèses qui varient selon l’espèce.

Mesure et observation

La microscopie et la spectrofluorimétrie utilisent une bande d’excitation choisie et séparent l’émission au moyen de filtres. Une image dépend donc du couple excitation–détection, du temps d’exposition et des réglages. L’autofluorescence naturelle peut gêner un marquage, tandis qu’une émission trop intense peut saturer le capteur. Les comparaisons quantitatives reposent sur des conditions instrumentales maîtrisées et sur des témoins adaptés.