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pigment

(latin pigmentum, matière colorante)

Substance qui donne leurs couleurs externes aux animaux ou aux plantes.

BIOLOGIE

En biologie, le terme de pigment désigne une substance colorée produite par un être vivant (humain, animal, végétal). Les pigments présents dans les végétaux sont, par exemple, le carotène (orange) et la chlorophylle (verte). Les principaux pigments du corps humain sont l'hémoglobine du sang (rouge), la mélanine de la peau (brun foncé, noire, rouge-orangé), les pigments biliaires (biliverdine, de couleur bleu-vert ; bilirubine, rouge-orangé) et la rhodopsine, ou pourpre rétinien, contenue dans des cellules sensorielles de la rétine.

Lorsqu'on observe une plante ou un animal, chacun de nous remarque sa coloration, soit à cause de son intensité et de sa disposition, soit, au contraire, à cause de sa similitude avec le milieu dans lequel il vit. Les biologistes ont, depuis longtemps, désigné sous le terme de pigment toutes les substances responsables de ce phénomène, indépendamment de la nature chimique de celles-ci ; le seul caractère commun de ces différentes molécules est qu'elles colorent les tissus vivants ou leurs constituants.

Les pigments sont de structure variée. Les caroténoïdes, par exemple, sont des hydrocarbures comportant de nombreuses doubles liaisons. Les mélanines sont des dérivés phénoliques complexes. La chlorophylle et l'hémoglobine contiennent un noyau azoté tétrapyrrolique similaire. Bien que le terme de pigment recouvre donc des substances biochimiquement fort distinctes, l'acception ancienne s'est maintenue, mais elle s'est étendue à la fonction métabolique d'échange énergétique propre à la plupart de ces molécules.

La pigmentation, une fonction nécessaire

La coloration des téguments des animaux et des organes des végétaux obéit à un déterminisme génétique rigoureux, qui répond à la nécessité de communication, intraspécifique et interspécifique, dont dépend le comportement social ou la reproduction de la quasi totalité des êtres vivants, au même titre que les cris ou les gestes, par exemple.

Ce rôle éthologique de la pigmentation peut être illustré par de très nombreux exemples, tels que la fonction d'appel. Ainsi, le dimorphisme sexuel, et plus spécialement les parures nuptiales des oiseaux ou la coloration sexuelle périodique des singes, possède une fonction évidente d'excitation sexuelle du partenaire pour l'induire à l'accouplement. Il en est de même des attitudes d'intimidation ou de la fuite ; l'animal présente alors une région colorée évocatrice pour ceux qui l'entourent (région postérieure blanche des gazelles en fuite).

La coloration est aussi un signe de reconnaissance entre individus de même espèce, mais également entre proies et prédateurs. D'autre part, elle peut aussi constituer une protection ; les couleurs vives de certains papillons au goût désagréable ou présentant une certaine toxicité, comme les zygènes, les signalent sans ambiguïté aux prédateurs éventuels, ainsi découragés.

Inversement, de très nombreuses espèces présentent des couleurs mimétiques qui leur permettent de s'homochromiser (c'est-à-dire que leur couleur générale ou la disposition des dessins s'harmonise avec le milieu) au monde qui les entoure ; le ventre argenté des poissons les rend difficilement discernables de la surface brillante pour un prédateur placé au fond et, au contraire, la coloration généralement sombre du dos par rapport au fond gêne le prédateur nageant en surface. On pourrait multiplier les exemples, qui relèvent tous de cette propriété des animaux et des végétaux nommée mimétisme.

Chez les végétaux, la fonction d'appel est particulièrement évidente ; les riches coloris des fleurs ne sont que des informations de repérage et de reconnaissance permettant la fécondation entre plantes éloignées, lorsque celle-ci s'effectue par l'intermédiaire d'insectes (appelés pour cette raison insectes pollinisateurs) sensibles à ce message. De même, la pigmentation des fruits semble utile pour attirer les insectes (transport du pollen) ou les oiseaux (transport des graines).

Chez les algues, on trouve, à côté de la chlorophylle, la phycoérythrine (algues rouges), la phycoxanthine (algues brunes), la phycocyanine (algues bleues), qui favorisent l'absorption de l'énergie lumineuse des radiations de courte longueur d'onde..

La transformation énergétique

La plupart des pigments colorés naturels appartiennent à un petit nombre de molécules bien connues et à leurs très nombreux dérivés.

Les principales familles de pigments sont :
1. les mélanines, responsables des couleurs sombres : eumélanines (brun-noir à noir) et phéomélanines (brun-jaune à brun) ;
2. les chlorophylles, responsables de la coloration verte des végétaux ;
3. les caroténoïdes, responsables des colorations jaune-orange à rouge vif ;
4. les anthocyanes, responsables des colorations bleues, violettes et rouge profond ;
5. les flavones, responsables de la coloration jaune vif.

Les pigments sont produits par des cellules ou des organites plus ou moins spécialisés. Ils peuvent être sécrétés dans le milieu intérieur (hémocyanine), dans le tube digestif (pigments biliaires) ou stockés dans des cellules (mélanine de l'épiderme → pigmentation de la peau).

De très nombreux pigments ont un rôle physiologique primordial. Beaucoup, comme le pourpre rétinien, qui transforme l'énergie lumineuse en stimulation nerveuse, sont impliqués dans les étapes de transformation de l'énergie d'une première forme (l'énergie lumineuse le plus souvent) en énergie chimique, ou de transfert de celle-ci.

De même, la chlorophylle des végétaux verts, les plus répandus dans le règne végétal, la fucoxanthine des algues brunes, la rhodopsine de certaines bactéries sont des molécules capables, indépendamment de leur couleur caractéristique, d'absorber l'énergie lumineuse (leur spectre d'absorption correspondant à leur couleur) pour augmenter l'énergie de molécules comme l'adénosine triphosphate (ATP). Le couple chlorophylle et ATP représente la centrale de production et de stockage de l'énergie dont a besoin la cellule végétale.

La chaîne des pigments respiratoires mitochondriaux, appelés pigments flaviniques, représente un second exemple du rôle de ces substances dans l'écoulement de l'énergie au sein des réactions biochimiques cellulaires.

D'autres pigments, tels les pigments biliaires, qui sont le produit de la biodégradation d'un autre pigment remarquable : l'hémoglobine, jouent également un rôle physiologique important, ainsi dans le transport de l'oxygène.