Une nouvelle méthode pour révéler les pigments invisibles dans les biominéraux

Certains biominéraux composés de carbonate de calcium, tels que les coquilles de mollusques, les squelettes de coraux et les oursins, contiennent des petites molécules responsables de leur coloration, appelées biochromes. Leur étude éclaire les mécanismes de formation et de conservation des biominéraux, mais également la classification phylogénétique1 , notamment des mollusques. Jusqu’à présent, les techniques classiques, telles que l’électrophorèse2 , adaptées aux protéines, ne permettaient pas d’étudier ce type de composés, invisibles et impossibles à révéler à l’aide des colorants habituels. Pour lever ce verrou, des chercheurs CNRS Écologie & Environnement et leurs collègues (voir liste des laboratoires ci-dessous) ont développé un protocole combinant électrophorèse et imagerie spectrale de luminescence.

Celui-ci consiste à acquérir directement des images et spectres de luminescence de gels d’électrophorèse sans fixation ni colorant. Cette approche permet de visualiser des pigments invisibles à l’œil nu et de révéler des mélanges complexes et leurs éventuelles associations avec les macromolécules de la matrice organique du biominéral. Testée sur des coquilles de gastéropodes récents et fossiles de l’Éocène (environ 45 millions d’années), cette technique a permis de détecter et caractériser des porphyrines, même à l’état de traces. La méthode offre donc une sensibilité accrue tout en respectant les interactions organo-minérales.

Les biochromes présentent l’avantage de pouvoir être étudiés même dans des matériaux très anciens, y compris jusqu’au Trias et au Jurassique, à condition que les coquilles soient peu altérées. Leur préservation remarquable souligne l’importance des interactions biochromes-matrice dans le maintien de couleurs résiduelles observées sur certaines coquilles fossiles. Ces biochromes deviennent aussi des marqueurs efficaces pour sélectionner les échantillons les mieux conservés, optimisant les analyses ultérieures. Enfin, les complexes de biochromes pourraient servir de véritables « codes moléculaires », différenciant taxons, environnements de dépôts et trajectoires évolutives. Cette approche contribue ainsi à développer une paléontologie moléculaire fine, reliant chimie, paléobiologie et histoire de la vie.

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• 1Contrairement à la classification classique, la classification phylogénétique permet de déterminer l’histoire évolutive des êtres vivants en les regroupant en fonction de leurs ancêtres communs, et non de leurs ressemblances.
• 2L'électrophorèse permet de séparer des molécules chargées, notamment des protéines, dans un champ électrique.

Laboratoires CNRS impliqués 

• Biogéosciences (BGS – CNRS / Université Bourgogne Europe)
• Centre de recherche en Paléontologie (CR2P – CNRS / MNHN / Sorbonne Université)
• Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne (ICMUB – CNRS / Université Bourgogne Europe)
• Institut Photonique d'Analyse Non-destructive Européen des Matériaux Anciens (IPANEMA – CNRS / Ministère de la Culture / MNHN / Université Versailles Saint Quentin)
• Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP – CNRS / Sorbonne Université)

Référence de la publication 

Polacchi, L., Lutet‐Toti, C., Basuyaux, O., Gueriau, P., Albéric, M., Pasco, H., Thomas, J., Merle, D., Habermeyer, B., Guilard, R., Thoury, M., & Marin, F. (2025). Coupling gel electrophoresis with photoluminescence reveals biochrome complexes in modern and fossil shells. Methods In Ecology And Evolution, publié le 15 octobre 2025