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Position du problème.
(références bibliographiques en bleu)
Les êtres vivants fabriquent des mécanismes ou des
règles :
* Mécanismes si le
support est dur (gènes), par exemple mécanismes
du système
immunitaire qui fabriquent un anticorps en présence d’un antigène.
* Règles si le
support est mou (signaux électriques), par exemple réflexes
conditionnels : si apparition de l’éleveur alors salivation.
Ces mécanismes ou règles sont fabriqués sans qu'aucun
concepteur n'apparaisse et ils semblent répondre de façon pertinente au
milieu, une de leurs caractéristiques les plus impressionnante est
l’adaptabilité qu’ils confèrent aux êtres vivants qui s’adaptent presque à
n’importe quoi.
Cette capacité de fabriquer des mécanismes que possède le
vivant, se retrouve à tous les niveaux, citons quelques exemples :
- Au niveau d’une même espèce. Adaptations d’une espèce à
son biotope et pour un même biotope, il y a très souvent plusieurs
adaptations.
- Entre les espèces ; exemple étonnant des guêpes
sphecid et scoliid et de l’orchidée Ophrys qui fabrique la même molécule
que la guêpe femelle, molécule qui attire la guêpe mâle ; l’orchidée
simule aussi la forme de la guêpe. La
guêpe mâle va alors copuler avec l’orchidée assurant ainsi sa
pollinisation.
(Kullenberg, B..Study in Ophrys pollinisation. Zool. Bidrag.
Uppsala 34 p 1-340. 1961.)
- Au niveau des
systèmes, on citera :
Le système nerveux, on parle alors
d’apprentissage ou de comportement. La capacité étonnante du système
nerveux à élaborer des réponses appropriées à des situations nouvelles sont
bien mises en évidence par la section chez le singe des muscles antagonistes
occulo moteurs ou des muscles extenseurs et fléchisseurs de la jambe et
suture après croisement de ces muscles. La motilité oculaire et la motilité
de la jambe sont de nouveau coordonnées après quelques semaines. (Marina,
A.. Die relationen des palaeencephalons sind nich fix. Neurologisches
Centralblatt 34 p338. 1915.)(Sperry,R.W., effects of
crossing nerves to antagonistics limbs muscles in the monkey. Archives of Neurology and
Psychiatrie. 58 p542. 1947.)
Chez l’homme, on inverse la vision
avec des prismes de Dove ; laissant ce dispositif en place, le sujet a
l’impression de voir de nouveau normalement après quelques semaines. (Gonshor,
A., Melvill, J.G., Extreme vestibulo occular adaptation induced by optical
revesal of vision. Journal
of Physiology 256 p381-414.. London. 1958.)
Le système immun, capable d’élaborer des anticorps en
présence d’antigènes nouveaux. Les lymphocytes B peuvent faire la
distinction d'un seul aminoacide changé dans l’épitope d'un antigène et
élaborer un nouvel anticorps vis-à-vis du nouvel épitope. (H. Eisen, Immunology, Harperand Row, New-York, 1980. )
Le
système nerveux et le système immun sont différents : Le système immun
comprend différents types de cellules et il n'existe pas d'équivalent de
l'équation de Hodgkin Huxley modélisant le neurone pour les cellules du
système immun.
Cependant
ces systèmes ont en commun la propriété d'être capables de réécrire leur
organisation chaque fois que les conditions externes varient :
Toutes les théories d'apprentissage synaptique se réfèrent
aux lois générales qu’a introduit Donald Hebb en 1949 (D. O. Hebb, the Organization of Behavior, a
Neuro-Psychological Theory, Wiley, New-York, 1949.) Il postula que les activations répétées d'un neurone ( W. S. McCulloch, W Pitts, A logical calculus of the
ideas immanent in nervous activity, Bulletin of mathematical biophysics,
volume 5, 1943, pp 115-133. ) par un
autre, par l'intermédiaire d’une synapse particulière, accroissent le poids
de cette synapse.
Les lymphocytes B fabriquent des immunoglobulines au cours
de leur différenciation par recombinaison, épissure et délétion des
segments de gènes V, D et J (K. Abbas, A.H. Lichtman, Basic
Immunology, Functions and Disorders of the Immune System, Saunders imprint
of Elsevier, 2004.)
Ces systèmes ayant “la propriété de se
réécrire” modifient leur organisation interne, ce qui en fait des machines
qui s'auto programment. (Se reporter au paragraphe "Cahier des
charges" un peu plus loin)
“ La biologie moléculaire elle-même doit reconnaître qu'il y a une
difficulté fondamentale puisqu'elle est obligée d'admettre que le fameux
programme génétique est un programme qui se programme lui-même ou encore un
programme qui a besoin du résultat de sa lecture et de son exécution pour
être lu et exécuté” (Dumouchel,
P., Dupuy, J-P., Ouverture, in : Colloque de Cerisy,
l'auto-organisation, Seuil, Paris,
1983).
Cela dit, l’apprentissage n’est pas l’exclusivité du système
nerveux et du système immun, même les protozoaires sont capables
d’apprentissage (Gelber, B.
Retention in paramecium aurelia. Journal of comparative Physiology. 51 p
10-115. Springer Velag Berlin. 1958) et
les plantes capables de réactions s’apparentant à des réflexes pavloviens (Desbiez, M.O., Bourgeabde, P., Boyer, N., de
Jaegher, G., Frachisse, J.M., Réponse à des signaux mécaniques :
Communication intra et extracellulaire chez les végétaux. Acta
Biotheoretica. 39 (3/4). P299-308.)
Une espèce, un être, un organe ou un organite voient donc
leur fonctionnement fondé sur des mécanismes d’une complexité inouïe. Ces mécanismes sont d’une adaptabilité remarquable et dotent les
êtres vivants d’une constance du milieu intérieur (homéostasie) alors que
le milieu est fluctuant et imprévisible.
Cette capacité de fabrication de mécanismes qui s’adaptent à
peu près à n’importe quoi est un (sinon le) problème central de la
biologie, semblait préoccuper les anciens biologistes qui cherchaient des mécanismes
globaux en biologie (Darwin, C., On the origin of
species by means of natural selection, or the the preservation of favoured
races in the struggle for life. London. 1859), (Loeb, J., Tropismen.
Winterstein’s, Handbuch der vergl.
Physiologie, Iena. 1913.) et plus proche de nous, (Rabaud, E., L’instinct et le comportement animal, Paris.
1949.)
Il semble que de nos jours, l’émerveillement et le
questionnement devant cette capacité se soit émoussée, la biologie actuelle
semblant se tourner vers une description de plus en plus poussée de type
analytique.
Interrogés à ce sujet, les biologistes contemporains ne
semblent guère préoccupés par cette énigme et pour rendre compte de cette
aptitude d’auto organisation du vivant, il invoquent la complexification
par le bruit, sorte de Darwinisme à l’échelle moléculaire, mais ces
explications restent verbales et n’ont jamais donné lieu, du moins à ma
connaissance, à une modélisation qui validerait ce type d’hypothèse.
L’auto organisation adaptative du vivant a toutefois suscité
un très grand nombre de travaux dont l’énumération prendrait sans doute
plusieurs livres ; je me suis borné à donner une classification des
types de travaux et à citer les représentants les plus prestigieux et/ou
les plus représentatifs.
Cette énumération se trouve sur la page suivante.
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