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La génétique se cherche. Va-t-on vers une révolution post-génétique ?

Ces dix dernières années ont vu la génétique revoir ses positions théoriques. L’année 2000 fut marquée par la sortie d’un livre marquant, Le siècle du gène, écrit par Evelyn Fox Keller (trad. Gallimard, 2003) Selon l’auteure, la biologie doit pour l’instant admettre qu’elle n’accède pas à des lois du vivant, comme il existe des lois physique ; mais qu’elle n’est pas exclue du champ théorique car elle se compose de modèles. Et bien évidemment, ces modèles sont amenés à évoluer, fournissant matière à « voir » le vivant sous un jour sans cesse nouveau, et notamment le fonctionnement de cette molécule quasiment sacrée qu’est l’ADN avec ses séquences, certaines codantes et d’autres non.

Evelyn Fox Keller a bien préparé le terrain (elle n’est pas la seule) entraînant dans son sillage bon nombre de réflexions critiques provenant de la génétique, de la philosophie de la biologie, jusqu’au billet signé Carl Zimmer (voir ci-dessus) La recension de T. Lepeltier suggère un sous-titre à ce livre : naissance, apothéose et déclin de la notion de gène. Entre temps, quelques livres ont tenté de démythifier l’ADN (R. Chandebois) ou de le démystifier (D. Nelkin, S. Lindee) Au final, la notion de gène apparaît non plus comme un outil mais comme un obstacle à la compréhension du vivant. Et c’est bien là l’ultime comble de cette situation ubuesque où quelques fabuleux résultats de la science analytique deviennent des obstacles à la compréhension de l’objet dont il sont issus. Mais rassurons-nous, ce n’est pas la science qui est en cause mais la manière dont les scientifiques pensent leurs objets et tentent de fournir une représentation du vivant en forgeant des modèles pour le moins maladroits. Le gène, en fin de compte, est autant une réalité empirique qu’une construction théorique pour le moins réduite.

Le siècle du gène se décompose en quatre parties développant les aspects majeurs formant les bases de la génétique du 20ème siècle. Premièrement, la génétique doit rendre compte des principes de l’évolution ; les gènes devant posséder cette double propriété de stabilité et de mutabilité car les espèces ont été conservées tout en se transformant. Ces propriétés sont apparemment contradictoires mais la notion de fixation des allèles permet de surmonter cette contradiction, en apparence du moins. La génétique des populations permet de mesurer les écarts entre génomes, en les reliant aux écarts phylogéniques. Des controverses en ont résulté, notamment la théorie neutraliste de l’évolution. Au fond, bien des difficultés persistent et ne peuvent pas être comblées par les nouvelles découvertes issues de la paléogénétique. Car les ADN fossiles ne couvrent même pas un millième de l’évolution du vivant sur cette terre. Deuxièmement, la définition précise d’un gène conduit à assigner à ce gène un rôle, une fonction précise, comme pour toute molécule extraite du vivant et dont on peut étudier les mécanismes dans un tube à essai. Les ouvrages de biologie moléculaires sont remplis de détails, transcription, traduction, protéines, épissage, régulations, réplication… Troisièmement, la notion de programme génétique ; autrement dit, l’idée d’un déroulement des mécanismes géniques à la manière dont les lignes de programmes informatiques sont exécutées. Quatrièmement, la mise en route des expressions géniques liée aux divisions et différenciation cellulaires lors de l’ontogenèse ; processus conduisant à partir d’une cellule unique à un organisme composé de millions ou milliards de cellules.

On constate donc un lien causal, doublé d’un déterminant fonctionnel, reliant un dispositif du vivant, l’ADN-génome et deux propriétés du vivant, l’hérédité et l’évolution. La génétique s’est construite d’abord sous la gouverne de l’hérédité, suite à des expériences bien connues, celles de Mendel. Puis elle s’est confrontée à la théorie de l’évolution sans pour autant disposer de données empiriques sur le phénomène évolutif, excepté les fossiles et une plausible cartographie des divergences évolutives. L’erreur de jeunesse de la génétique, ou disons son égarement, réside dans la subordination de cette discipline à une double vision, celle de la sélection naturelle et celle des mécanismes. Si bien que le fonctionnement complet de l’ADN dans la Vie a « échappé » à la biologie. Autrement dit, il existe une grande marge de progrès pour comprendre le fonctionnement des « gènes », des processus liés à l’ADN.

Lors de la première décennie du 21ème siècle, se constitue une sous-spécialité étudiant le fonctionnement de l’ADN. Il s’agit de l’épigénétique. En fait, ce terme est plus ancien, et son usage remonte même à Aristote. C’est Waddington qui dans les années 1940 eut l’idée de prendre à son compte l’épigénétique pour désigner l’étude des processus faisant interagir l’environnement et les gènes et par extension, imputables du développement phénotypique de l’organisme. Et donc, de la même manière que la génétique de 1990 ne ressemble que très peu à cette de 1950, l’épigénétique de 2000 s’inscrit dans la tectonique scientifique. On comprend aisément que l’épigénétique dépend des nouvelles découvertes dans son champ propre, mais aussi de l’état d’avancement de "la génétique et les questions qu’elle soulève". L’épigénétique serait-elle un déplacement des « questionnements génétiques » menant vers une impasse ? Quoi qu’il advienne de cette question, l’épigénétique suscite un engouement tout en amenant une renaissance de la science du génome en tentant de percer le rôle de toutes les séquences, transcrites ou non, codantes ou non, régulatrices ou structurelles.

En vérité, le terme épigénétique n’est pas très bien choisi et de plus, il ne renvoie pas à un objet scientifique défini. Je m’explique. On trouve des définitions strictes de l’épigénétique lorsqu’elle désigne des processus altérant (diversifiant régulant) le fonctionnement du génome sans introduire de modification dans la séquence. Le cas le plus répandu étant la méthylation de l’ADN. La cytosine se voit « coiffée » d’un résidu méthyl et le gène concerné voit son expression modulée. Une faible méthylation tendrait à favoriser son expression, à l’inverse d’une forte méthylation jouant un rôle inhibiteur. Ces mécanismes sont en œuvre lors de l’embryogenèse. On les soupçonne d’être sélectivement activés en fonctions de paramètres externes à l’embryon (par exemple, l’état nutritionnel de la génitrice) Enfin, ces méthylations expliquent le développement de certaines variétés de linaires. Dans un cadre plus élargi, l’épigénétique désigne tout les processus cellulaires interférant soit avec l’ADN et ses expressions géniques (exemple des ARN interférant), soit concernant le devenir des produits de l’expression ; notamment les épissages, les autres modifications post-transcriptionnelles, les traductions en protéines. Et finalement, pratiquement tout le fonctionnement de la cellule pourrait être désigné comme épigénétique. Auquel cas, épigénétique signifie non génétique.

La situation épistémologique est fort intéressante. La génétique s’est cherchée pendant des décennies. Voici que l’épigénétique arrive et aussi, se cherche. Doit-on plutôt parler de méta-génétique, pour signifier ce qui est à côté de la génétique ; et qui s’y rapporte ? Comme la métaphysique se rapporte à la physique, expliquant le pourquoi tandis que la physique expose le comment. Mais attention à ne pas nous égarer. La méta-génétique n’explique pas le pourquoi des gènes à moins de devenir une méta-biologie. Pour l’instant, contentons-nous de distinguer trois domaines. La génétique, l’épigénétique et le non génétique ; cette dernière catégorie étant difficile à cerner. On pourrait parler de protéomique, néologisme désignant l’étude des processus impliquant l’ensemble des protéines. Autrement dit, la physiologie cellulaire telle qu’elle résulte des éléments issus du codage et des processus de maturation dans les usines à protéines que sont le noyau et les ribosomes. Car la cellule est le lieu où se déroulent d’innombrables processus déclenchés à l’initiative des composants synthétisés et disponibles. De quoi faire descendre la génétique et l’ADN du piédestal où la biologie les ont placés. L’ADN se méthyle, se plie et déplie grâce au « code histone », les ARN s’épissent, subissant parfois des altérations de séquence, les protéines se phosphorylent, se glycosylent, se replient pour rejoindre leur conformation fonctionnelle. Bref, des tas de mécanismes semblent être réglés et légiférés par des instances indépendantes semble-t-il du contrôle génétique. N’ayant pas les mots pour expliquer cette pensée, la métaphore de l’ordinateur pourrait servir. Ce n’est pas le disque dur qui contrôle l’ordinateur mais la carte mère. Une fois libérée du disque dur, les logiciels sont maîtres du jeu des exécutions, et le disque dur en est un serviteur. Transposé au cas de l’ADN, cela signifierait que les gènes ne contrôlent pas la vie (au sens d’être antérieurs dans les chaînes causales) et que le développement de l’embryon s’effectuerait par un dispositif qui n’est pas « orchestré par l’ADN », celui-ci n’étant en fin de compte qu’un disque dur parcouru par un système de lecture qu’on peut imaginer comme une onde se propageant le long de la séquence... ou bien autre chose. Certaines informations sont exécutées, d’autres non. Voilà, ce n’est qu’une piste de réflexion. Guère originale du reste, les métaphores informatiques étant devenues d’un ordinaire en science du vivant, mais celles des musiciens sont toutes aussi pertinentes. La vie, une juxtaposition de programmes et d’instruction, ou l’exécution de partitions par des molécules musiciennes ? La vie de la cellule jouée comme une symphonie moléculaire ?


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10 réactions à cet article    


  • SciFi SciFi 4 décembre 2008 13:03

    Article très intéressant sur cette science, encore jeune, en plein devenir. Il reste donc à trouver le "bios" qui orchestre toute cette belle mécanique.


    • Bernard Dugué Bernard Dugué 4 décembre 2008 20:26

      Oui, le Bios et la carte mère qui va avec, la carte mère de la cellule !


    • Patrick Gaudray Patrick Gaudray 4 décembre 2008 14:43

      Cher Bernard, Comme Evelyn Fox Keller, Thomas Lepeltier et d’autres, vous aimez bien brûler les étapes,et, avec elles, quelques fondamentaux des sciences de la vie. C’est vrai qu’à l’origine –et encore aujourd’hui- le gène est d’abord un concept logique. C’est vrai qu’il a un support matériel, l’ADN. C’est vrai aussi que, pour "vendre" le séquençage des génomes (étape totalement indispensable à la compréhension du vivant), certains ont fait, à tort, de l’ADN " à la fois le plan de l’organisme à construire et le maître d’œuvre". Peut-on, pour autant, affirmer sans apporter une quelconque preuve scientifique à cette allégation, que la notion de gène conduisait à une impasse ? smiley Vous écrivez : "Bref, des tas de mécanismes semblent être réglés et légiférés par des instances indépendantes semble-t-il du contrôle génétique." Faux, ni ces mécanismes, ni ces fameuse et vaporeuses instances ne sont indépendantes du contrôle génétique. Elles sont même fondamentalement dépendantes des gènes sans l’information desquels rien n’est possible. Pourquoi vouloir se débarrasser de la notion de gène ? Je sais que c’est parfois nécessaire de "tuer le père", mais il n’empêche que sans lui, nous ne serions pas là. smiley "Transposé au cas de l’ADN, cela signifierait que les gènes ne contrôlent pas la vie (au sens d’être antérieurs dans les chaînes causales) et que le développement de l’embryon s’effectuerait par un dispositif qui n’est pas « orchestré par l’ADN », … " Là encore, on retrouve une grande confusion. On ne peut mettre sur un même pied le message (et son support physique l’ADN) et la manière dont il est exécuté. Une toute petite mutation au sein des trois milliards de lettres du message suffit à empêcher l’embryon de se développer. En fait, je peux être d’accord avec vous pour dire que l’ADN (et le gène, s’il veut entrer sur ce terrain) n’est pas tout dans la vie. Mais le fait qu’il ne soit pas suffisant n’implique pas qu’il ne soit pas nécessaire. "La vie, une juxtaposition de programmes et d’instruction, ou l’exécution de partitions par des molécules musiciennes ? La vie de la cellule jouée comme une symphonie moléculaire ?" J’aime bien l’image de la musique, mais si la vie est parfois un peu "rock’n roll", elle ne peut se passer de partition (elle serait donc assez classique, après tout !). Dire qu’un certain nombre d’événements stochastiques modifient le rythme, l’interprétation, soit : c’est un fait. Mais les instruments ne sont pas auto-reproductifs et les interprètes ne peuvent guère, en absence de thème et/ou de partition, que produire une immense cacophonie. Quid des compositeurs ??? Mais là, on n’est plus dans la Science mais dans la métaphysique … smiley


      • Bernard Dugué Bernard Dugué 4 décembre 2008 20:16

        Cher Patrick, bien vu, je suis du genre à brûler les étapes, obéissant en ce sens à une Nature dont les règles de progression disent parfois, transgression. Bien évidemment, j’ose réveiller Gould de sa tombe, lui qui déteste l’idée d’un progrès évolutif

        En effet, une mutation d’un gène peut altérer le développement d’un individu mais c’est comme une sorte de virus informatique, voire d’une zone du disque dur altérée si bien que la carte mère ne peut plus lancer le système, ou alors que le système est devenu instable, dans le jargon de windows. Des étranges questions. J’essaie de pousser un peu plus le chariot de la théorie. Je ne crois pas à cette programmation ADN, il me faut un autre paradigme. Quitte à entrer dans la métaphysique, comme vous l’avez suggéré car c’est là que se trouve la clé de l’énigme du vivant



      • Patrick Gaudray Patrick Gaudray 4 décembre 2008 23:14

        Malheureusement, vous n’êtes pas le seul à vouloir brûler les étapes, et la Science et la recherche le paient au prix fort. L’acquisition de connaissance ne se passe pas uniquement dans l’enceinte d’une (ou plusieurs) boite cranienne. Les faits scientifiques sont souvent difficiles à établir, rétifs au dévoilement. Donc, le temps a une grande importance. Bien des scientifiques ont, par exemple, des tas d’idées, toutes plus révolutionnaires les unes que les autres au sujet de l’épigénétique, dont il est beaucoup question dans les posts. Mais les faits expérimentaux peuvent donner encore l’impression qu’on la cantonne à ce "paradigme mécaniste" que vous dénoncez.


      • nounoue david samadhi 4 décembre 2008 15:39

        Note sur l’épigénétique L’épigénétique désigne les variations d’expression d’un gène dans la cellule, le tissu et donc l’organisme, observées sans que ce gène connaisse par ailleurs de variation dans ses paires de bases chimiques (ses nucléotides). Un même gène a donc des produits différents, en fonction de son environnement moléculaire et cellulaire. Les mécanismes les plus étudiés concernent les liaisons entre ce gène et les molécules de soutien (histones) autour desquelles il s’enroule pour former la chromatine. Des variations locales sur les paires de base vont affecter leur lecture biochimique (l’adjonction d’un groupe méthyl- est la plus étudiée, sous le nom de méthylation de l’ADN, mais il en existe bien d’autres).

        L’épigénétique est souvent désignée comme une nouveauté révolutionnaire (alors que sa désignation par Waddington date des années 1940) et interprétée comme la démonstration que le « réductionnisme » ou « déterminisme » génétique ne tient pas la route. Mais en énonçant qu’un même gène connaîtra des expressions variables selon son milieu (chimique), elle ne constitue pourtant pas un renversement décisif de la biologie moléculaire - une complexification, assurément. Quand on observe l’évolution « du point de vue du gène », c’est en réalité le produit d’interaction gène-milieu qui est observé, et les variations de produit pour un même gène avec milieux différents ne sont pas en soi incompatibles ou incohérentes par rapport aux variations pour un même milieu avec des gènes différents. En montrant combien le gène réagit de manière « souple » à son environnement, l’épigénétique devrait logiquement renforcer son rôle dans l’expression et l’évolution du vivant.

        Plus intéressante est l’hypothèse d’une transmission héréditaire des processus épigénétiques, qui ressemblerait à la fameuse « hérédité des caractères acquis » de Lamarck (les modifications au cours de l’existence transmise à la descendance). Cette épigénétique héritable a été observée sur des plantes et des rongeurs, suspectée chez l’humain. On ne connaît pour l’instant ni l’extension ni la portée du phénomène. Cette hérédité épigénétique n’est cependant pas vraiment celle que Lamarck avait en tête. Pour le naturaliste français, l’action du milieu pouvait progressivement déformer les tissus et organes dans tel ou tel sens (les girafes qui, voulant manger des feuilles de plus en plus haut à mesure que les plus basses sont déjà consommées, allongent peu à peu leur cou). S’il est avéré que les modifications épigénétiques se transmettent sur un grand nombre de générations en conservant des variations fonctionnelles affectant la survie et la reproduction (double condition pour leur attribuer un rôle évolutif), on sera évidemment très loin de l’image lamarckienne. En fait, la théorie de l’évolution s’intéresse aux fonctions d’un gène : que ces fonctions soient modifiées par une mutation classique (altération des bases chimiques) ou par une mutation épigénétique (altération de la transcription) ne change pas le mécanisme général décrit par Darwin. Ce dernier ignorait d’ailleurs Mendel et était lamarckien, ce que l’on ignore souvent. Publié par Charles Muller à l’adresse 14:36 Libellés : Analyses


        • Bernard Dugué Bernard Dugué 4 décembre 2008 20:20

          Merci pour ces précisions

          un détail quand même, une mutation épigénétique est neutre du point de vue de l’évolution darwinienne. Pour qu’elle soit efficiente, il faudrait qu’elle soit assortie d’une mutation génétique, bref, une inversion de causalité mais ce fut le cas avec les rétrovirus


        • Icare 4 décembre 2008 17:27

          Bonjour,

          Excellent billet comme à votre habitude dès que vous abordez ce genre de sujet.

          Petit regret tout de même, il aurait été intéressant d’aborder plus en avant les limites de cette nouvelle science.

          Elle butera tout comme les autres à définir les origines du sens qui rendent la vie possible en s’actualisant à chaque instant.

          Je m’égare, il s’agit peut être d’une autre histoire ...

          L’univers m’embarrasse, je ne peux songer que cette horloge existe et n’ait point d’horloger (Voltaire)


          • Bernard Dugué Bernard Dugué 4 décembre 2008 20:25

            En effet, l’épigénétique étant pour l’instant ancrée dans le paradigme mécaniste, on peut la considérer comme une manière de déplacer les questions, mais sans pour autant offrir la voie vers les solutions. Mais peut-être que l’horizon (au sens de...Gonseth je crois) est moins loin


          • yannick yannick 5 décembre 2008 10:31

            Pour être franc, je ne fait que survoler ce domaine mais j’aime beaucoup ( et je sais que scientifiquement ce n’est pas valable smiley les travaux de bruce lipton et sa théorie : http://video.google.com/videoplay?docid=-8506668136396723343 Et, si ses expériences sont reproduites, cela permet d’avoir une nouvelle approche pour les maladies comme le cancer. Ca peut vous paraître farfelu mais je trouve que cela intègre beaucoup mieux les phénomènes comme l’effet placebo et l’auto suggestion. Puis je me permettre de demander ce que vous en pensez ?

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