INFORMATION THÉORIE DE L'

Information et biologie

Informer consiste à délivrer des indications qui seront utilisables opérationnellement par le destinataire du message. L'étymologie du mot information connote donc ce terme avec des notions telles que « mise en forme », « constitution de contenu », « production de sens », qui ont, depuis Aristote, servi à expliquer les effets génésiques de la reproduction sexuée. De nos jours, l'idée d'information, appliquée à la biologie cellulaire et, ensuite, largement utilisée en génétique moléculaire, n'est-elle encore qu'une simple métaphore ?

De la théorie (Watson et Crick : la double hélice) à la pratique (H. Boyer : les manipulations génétiques), il ressort que l'ADN du noyau cellulaire – et des chromosomes qu'il recèle – a bel et bien les propriétés d'un vecteur d'information au sens de la théorie de Shannon. C'est en effet une molécule séquentiellement définie, autoréplicative et porteuse d'un code permettant la synthèse spécifique des molécules-outils que sont les protéines cellulaires. On a donc l'habitude, en biologie, de parler de molécule porteuse d'information quand on se réfère aux caractéristiques fonctionnelles de l'ADN (acide désoxyribonucléique) et, par extension, à celles de l'ARN (acide ribonucléique). D'après la théorie de l'information de Shannon (1948), les protéines sont également des molécules porteuses d'information puisqu'elles possèdent une structure séquentielle, d'ailleurs codée par celle des ADN. Mais elles sont aussi porteuses d'information au sens de signaux, de par leur structure tridimensionnelle. Or le repliement dans l'espace qui conditionne cette structure n'est pas réductible à la séquence d'acides aminés, donc ne se limite pas au code génétique qui détermine cette séquence, alors que c'est la structure tridimensionnelle qui conditionne l'activité enzymatique des protéines.

Au sens shannonien de la notion d'information, la qualification de porteuses d'information convient parfaitement pour préciser la fonction biologique des molécules d'ADN. Elles ont en effet un rôle fondamental dans la transmission des caractéristiques d'un être vivant. Elles garantissent la pérennité d'une espèce, car elles constituent le génome qui la caractérise. Elles portent, en outre, la marque de l'individu : comme les empreintes digitales, mais au niveau moléculaire, les empreintes génétiques révèlent son identité. Néanmoins, cette fonction déterminante (au sens où les généticiens de la première moitié du xx^e siècle l'entendaient) ne peut s'exercer hors de son contexte, à savoir le milieu cellulaire (noyau et cytoplasme) qui renferme l'ensemble des molécules porteuses d'information. C'est lui, et lui seul qui leur donne du sens. En effet, si la théorie de l'information établie par Shannon parvient bien à vérifier qu'une structure linéaire d'ADN – ou de protéine – représente une certaine quantité d'information, parce que la séquence de nucléotides – ou d'acides aminés – dont elle est constituée en permet la mesure (en moyenne chaque nucléotide dans un ADN représente 2 bits d'information), en revanche, l'exploitation de cette information nécessite un équipement moléculaire d'une haute complexité. Il n'est donc pas étonnant que l'information inscrite dans les acides nucléiques ne revête, à elle seule, aucune signification. Elle est une mémoire et non un signal. Mais une extension de la théorie de Shannon (Von Foerster, Atlan) permet de comprendre la possibilité, sous certaines conditions, de création d'information à partir de perturbations aléatoires, telles que mutation et autres (complexité par le bruit), dans les phénomènes d'auto-organisation.[...]