Biologie

Introduction

David Chavalarias

"Il n'y a plus de différence de nature et, en ce sens, on peut parler de continuité entre le monde physique et le monde vivant. … Aujourd'hui, la seule spécificité du vivant tient à la complexité de son organisation et des activités qui l'accompagnent."

Henri Atlan, La science est-elle inhumaine ?

Dans Les Etincelles de Hasard, Henri Atlan reprend à son compte la citation de Szent-Györgyi, « la vie n’existe pas », placée en exergue de l’ouvrage. Il peut sembler paradoxal que des biologistes en soient arrivés au point de nier l'existence de leur objet d’étude. Ce changement de perspective s’est opéré sous l’influence de la biologie moléculaire qui n'a cessé de démontrer que les briques élémentaires du vivant, auparavant jugées irréductibles à des propriétés physico-chimiques par les partisans du vitalisme, relèvent bien des lois de la matière inorganique. « Les mêmes lois s'appliquent, les propriétés seules varient : une pierre ne respire pas, une amibe ne pense pas¹... ». Mais par ce constat, Henri Atlan nous invite également à reconnaître la légitimité de la notion de vie comme catégorie d'expérience de notre vécu en raison des propriétés particulières que les êtres vivants manifestent.

Le vitalisme est mort. La possibilité d'une réduction² de l'organique à inorganique ne continue pas moins de poser des questions redoutables, malgré ce que laisserait penser le tout-génétique de ces dernières années. Contrairement aux espérances soulevées par le séquençage du génome de plusieurs organismes, dont l'humain, rien n'indique que « le livre de la vie » puisse se lire à l'aide des seules quatre lettres A, T, C, G³. Quelles en sont les raisons profondes ? Comme le défendent plusieurs auteurs dans cet ouvrage, il semblerait que la boîte à outils conceptuels avec laquelle nous avons l'habitude d'approcher les objets inorganiques soit incomplète pour aborder le phénomène de vie. Si la vie n'est pas une notion explicative des propriétés organiques qui devrait être adjointe aux lois physiques, elle correspond néanmoins à un type d'organisation de la matière dont l’appréhension requiert une distinction entre réductionnisme « fort » et « faible ».

Considérons par exemple le problème de l'articulation du niveau génétique aux autres niveaux d'organisation. A contre courant de la majorité des travaux de ces dernières années, des études montrent aujourd'hui que la vie ne se réduit pas à l'exécution d'un programme inscrit sur une double hélice. Par exemple, dans le cas des eukaryotes (cellules à noyau), il y a des effets inter-niveaux dès la condensation de l’ADN en fibre de chromatine. Des études⁴ montrent en effet que les interactions ADN-protéines sont radicalement différentes dans la chromatine (par rapport à l'ADN nu) du fait des contraintes mécaniques que la superstructure chromatinienne exerce sur l'ADN qui la constitue. Un autre exemple remarquable est la mise en évidence d'une relation entre les contraintes mécaniques s'exerçant sur les tissus cellulaires lors de leur croissance (pression physique sur les tissus) et l’expression des gènes dans les cellules qui les composent⁵. On met ainsi en évidence une rétroaction descendante entre un niveau physiologique et un niveau moléculaire.

A chaque niveau d’organisation, les interactions entre les éléments de ce niveau sont donc susceptibles d’engendrer des superstructures qui vont avoir en retour un effet sur ces éléments en contraignant spatialement leurs interactions. C’est dans cette perspective d’un contrôle organisationnel à un niveau supérieur à celui du génome que s’inscrit la contribution de François Képès et Sebastien Leclercq. Les auteurs y proposent un modèle de transcription génomique qui permettrait de moduler l'expression des gènes en fonction de la configuration spatiale de l'ADN.

Nous voyons sur ces exemples que l’on ne peut comprendre le vivant sans prendre en compte l’enchevêtrement des niveaux d’organisation qu’il met en jeu. Un concept tout à fait essentiel pour appréhender ce phénomène et son lien avec les déterminismes physico-chimiques est le concept d'émergence. Le lecteur en trouvera plusieurs acceptions dans cet ouvrage suivant la position épistémologique des auteurs. Un point commun à la plupart de ces définitions est l’idée d'apparition de structures macroscopiques sous l'effet d'interactions locales entre un grand nombre d'entités. Cette apparition peut ensuite être envisagée comme ontologiquement ou épistémiquement imprévisible, requérir ou pas un processus d'interprétation ou nécessiter un passage à la limite sur la taille du système considéré. Un cas d'école bien connu est celui de la fourmilière. Cet objet complexe se constitue à partir d'interactions locales entre des entités simples qui n'ont aucune sorte de représentation de leur comportement collectif.

En général, les niveaux d’organisation sont identifiables en tant que tels précisément parce que l’on y repère des structures émergentes. Que les phénomènes émergents aient une réalité ontologique ou soient liés à l’observation, une caractéristique importante du vivant est la présence de nombreuses rétroactions des structures émergentes sur les entités qui les ont engendrées, créant ainsi un bouclage entre différents niveaux d'organisation.

Quelques milliards d'années se sont écoulées depuis l'apparition des premières formes de génome dont Jacques Demongeot et Georges Weil retracent une genèse possible. Depuis, la vie n'a cessé de tisser des liens complexes entre les différents niveaux émergents qu'elle met en scène. Des formes d'organisation, arrangements improbables entre entités hétérogènes, se sont stabilisées puis répliquées. Il n'y a là aucune finalité pré-existante mais des régularités qui s'auto-constituent. L'exemple proposé par John Stewart illustre parfaitement ce phénomène. À partir d'un modèle minimal de formation d'une membrane inspiré des travaux de Francisco Varela, nous pouvons appréhender des bouclages inter-niveaux qui sont constitutifs du phénomène de la vie : engendrement de macro-structures à partir de processus micros (intégration, émergence) et rétroaction de ces macro-structures sur les processus micros (régulation, immergence). Ce bouclage qui matérialise une double causalité ascendante et descendante permet d'envisager des systèmes physiques dont l'activité stabilise la cohésion et la production de leurs propres composants. Que cette activité cesse et ces systèmes se désintègrent, ils « meurent ». Comme le fait remarquer Edgar Morin dans La Méthode⁶, contrairement aux machines artificielles, pour les systèmes vivants exister et fonctionner sont deux modes inséparables. L'identité de tels systèmes n'est alors pas définissable par leurs constituants mais par les processus qui s'y déroulent et leur permettent de se produire eux-mêmes en permanence, leur caractère autopoïetique⁷. Leur invariant fondamental est leur propre organisation.

Cela ne suffit certes pas à expliquer le phénomène de la vie. L'automate de tesselation présenté par John Stewart n'est pas vivant. Mais cela nous donne des heuristiques pour mieux le comprendre. Entre autres, nous comprenons que bien qu’il soit légitime de chercher à rendre compte des propriétés d'un niveau en fonction des propriétés des entités du niveau inférieur (réductionnisme « faible »), il ne s'en suit pas qu'il soit légitime de chercher à expliquer l’ensemble des phénomènes d’après les propriétés d’un niveau unique (réductionnisme « fort »). On ne peut enchaîner les réductions successives comme on descendrait les marches d'un escalier.

Ce lien subtil de dépendance/autonomie entre un niveau et le niveau supérieur à travers des processus de régulation se reproduit à toutes les échelles dans le vivant. Des entités vivantes peuvent elles-mêmes entrer en interaction et prendre part à de nouveaux types de processus. C’est ainsi que les organismes vivants révèlent bien souvent une stratification en une multitude de processus enchevêtrés dont certains peuvent légitimement être qualifiés eux-mêmes de systèmes vivants. Les cellules de notre corps peuvent être cultivées en dehors de leur milieu d'origine comme des organismes vivants à part entière. Néanmoins, collectivement, par les processus qu'elles engendrent, elles définissent un nouvel organisme vivant qui se trouve être nous-même.

Nous sommes tout à la fois des éléments de l'espèce humaine, des entités autonomes, des exemples de sociétés de cellules et des ensembles de molécules soumises aux lois physico-chimiques. On peut certes se demander comme l'avait fait Henri Atlan au colloque de Cerisy de 1981⁸, si « la séparation en différents niveaux d'intégration dans un système intégré existe « objectivement », ou bien [si elle est] dépendante des techniques d'observation, d'expérimentation et d'analyse par lesquelles nous avons accès à ces différents niveaux et qui sont le plus souvent très différente les unes des autres suivant le niveau considéré. » Peut-être le phénomène de la vie réside-t-il dans cette relation complexe qu'entretiennent tous les niveaux d'organisation, les organismes vivants tels que nous les concevons n'étant qu'un effet de catégorisation subjective ?

Toujours est-il qu'un réflexe anthropocentrique nous pousse souvent à interpréter de manière différente les manifestations du vivant à différentes échelles. La prise de conscience de cet arbitraire devrait nous permettre de faire glisser nos représentations le long des niveaux d'organisation pour découvrir de nouvelles manières de l’appréhender. Ainsi, Pierre Sonigo nous propose de porter les méthodes écosystémiques relatives à l’évolution des espèces à l’intérieur des organismes pour mieux comprendre des phénomènes tels que la prolifération du virus HIV ou de cellules cancéreuses.

Dans un autre registre, Jean-Claude Ameisen poursuit les réflexions sur le lien entre le phénomène de la mort et la complexité du vivant, développées par Henri Atlan dans le dernier chapitre de Entre le cristal et la fumée : « la vie est l'ensemble des fonctions capables d'utiliser la mort⁹. » À notre échelle, la mort apparaît comme inévitable. Si elle ne survient pas par accident, elle apparaît comme la conséquence d'un processus inéluctable de vieillissement. Mais la réalité est bien différente du point de vue des cellules qui nous composent. La découverte du suicide cellulaire¹⁰ et de son rôle dans la sculpture du vivant nous suggère que la mort fait partie intégrante du processus de la vie. Comme nous le rappelle Ameisen, « nous sommes, à tout moment, pour partie en train de mourir et pour partie en train de renaître. » Ceci a de déconcertant que, si l’on accepte de voyager dans les niveaux d'organisation du vivant, ce qui définit une entité et par là même la possibilité pour elle de mourir, dépend du point de vue d'observation. Dans l'absolu, « la vie n’est jamais morte¹¹ ». Sans aller jusqu’à dire que la mort n’existe pas, cette approche est une invitation à une profonde réflexion sur la manière dont les notions de vie et de mort nous permettent de penser l’individu et son rapport au monde.