BIOLOGIE L'être vivant
La complexité en biologie
La conservation au cours de l’évolution des structures et ultrastructures présentes dans le vivant témoigne de l’importance d'une organisation forte, liée à des structures moléculaires dont les associations sont hiérarchisées et dynamiques, caractères absents des objets inanimés. Si, par système complexe, on entend une combinaison de différentes parties organisées en structure(s) et possédant une dynamique propre, alors tout être vivant est un système complexe, notion certes intuitive, mais qui possède une réalité. La démarche analytique s’est imposée pour en appréhender les rouages. Comment peut-on effectuer la démarche inverse et intégrer ces connaissances en tentant de reconstituer l’origine et l’évolution de la complexité d’une cellule ou d’un organisme ? C’est le but des recherches dites de biologie de synthèse, qui combinent biologie et ingénierie.
Par ailleurs, sans entrer dans les contenus philosophique et épistémologique de la notion de complexité, on peut distinguer deux conséquences de l’application de cette notion au vivant. Tout d’abord, au cours de l’évolution, la complexité va-t-elle croissante ? Dans la seconde moitié du xixe siècle, l’idée s’est imposée que l’évolution des organismes partait du plus simple – par exemple, une hydre d’eau douce, sans parler des procaryotes – pour aller vers des organismes de complexité croissante, l’implicite étant que le maximum de complexité était atteint chez l’homme – comme par hasard, pourrait-on dire. L’étude des génomes a, sinon ruiné, du moins affaibli cette proposition. À titre d’exemple, on compte autant de gènes dans le génome d’un oursin que dans celui de l’homme et, en outre, une grande majorité de ces gènes sont identiques, ou codent pour des protéines de fonctions voisines. Simplement, ni les gènes ni les produits codés ne sont agencés de la même manière : une « mosaïque » de ces produits génère un oursin, une autre un lapin, une autre encore un homme... Il existe cependant des étapes d’augmentation de la complexité biologique. Ainsi, il faut au moins 473 gènes pour faire une bactérie (chiffre obtenu en fabriquant une bactérie minimale fonctionnelle en 2016), 5 000 pour une hydre et de 20 à 30 000 pour un oursin ou un chat. En d’autres termes, le nombre de gènes était plus ou moins fixé lors de l’explosion cambrienne des formes de vie… Il y a bien eu auparavant augmentation de la complexité génétique, sans doute par sauts brutaux (duplication ou fusion de génomes), mais une fois atteint un certain niveau, la sélection de mosaïques différentes a fait apparaître la diversité biologique.
Ensuite, cette complexité des êtres vivants renvoie, comme l’ont conclu les évolutionnistes Mayr et Simon en 1962, à « des systèmes où l'ensemble est plus grand que la somme des parties, non pas dans un sens ultime et métaphysique, mais dans le sens pragmatique important qu'étant donné les propriétés des parties et les lois de leurs interactions, il n'est pas facile d'en inférer les propriétés de l'ensemble ». De fait, le contenu de la cellule eucaryote contient de nombreux composants, structurés ou en solution, en équilibre dynamique. L’ensemble est brassé par un mouvement permanent, assuré par le cytosquelette. La hiérarchisationdes structures est manifeste ; des structures variées ne sont fonctionnelles que lorsqu’elles sont placées dans un ensemble structuré. Seul le vivant possède ces caractéristiques. Cette dynamique est liée à la production et à l’utilisation d’énergie utilisable. Dans le cadre d’une théorie de la complexité, les multiples parties de la cellule ne fonctionnent comme systèmes complexes que du fait de la fourniture d’énergie dans l’espace clos et organisé qu’est le volume défini par la membrane cellulaire. Dans ces conditions, et ces[...]
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Écrit par
- Andrée TÉTRY : membre de l'Académie nationale de Metz, directrice honoraire à l'École pratique des hautes études, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
- Encyclopædia Universalis : services rédactionnels de l'Encyclopædia Universalis
Classification
Média
Cellule eucaryote
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
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