by Antoine Danchin<\/p>\n
\nLa g\u00e9n\u00e9tique, et d\u00e9sormais la g\u00e9nomique, envahissent la Une de journaux de papier, et jusqu’au journal t\u00e9l\u00e9vis\u00e9 lui-m\u00eame. Mais sait-on r\u00e9ellement ce que cela signifie, ce qu’est la g\u00e9n\u00e9tique des g\u00e9nomes ?<\/p>\n
On sait (mais sait-on vraiment ?) ce que sont les g\u00e8nes. Ce sont ces objets abstraits sous-jacents \u00e0 la transmission des caract\u00e8res observables des individus (couleur et forme des fleurs, couleur de la peau des yeux et des cheveux\u2026), dont l\u2019existence a \u00e9t\u00e9 postul\u00e9e par Mendel et ses successeurs. Depuis la d\u00e9couverte de l’ADN en 1944 on sait aussi qu’en tant qu’objets mat\u00e9riels les g\u00e8nes sont des encha\u00eenements de motifs chimiques de quatre (et seulement quatre) types diff\u00e9rents au sein d\u2019une mol\u00e9cule g\u00e9ante qui encha\u00eene elle m\u00eame les g\u00e8nes.<\/p>\n
L\u2019infinie l\u00e9g\u00e8ret\u00e9 du symbolique<\/span><\/b>
\nComme nous le rappelle Italo Calvino : “Il\u00a0<\/em>De rerum natura\u00a0di Lucrezio \u00e8 la prima grande opera di poesia in cui la conoscenza del mondo diventa dissoluzione della compattezza del mondo, percezione di cio che \u00e8 infinitamente minuto et mobile e leggero. Lucrezio vuole scrivere il poema della materia ma ci avverte subito che la vera realt\u00e0 di questa materia \u00e8 fatta di corpuscoli invisibili.<\/em>”
\nCette l\u00e9g\u00e8ret\u00e9 de l’\u00eatre m\u00eame de la vie, son insignifiance mat\u00e9rielle, vient de l’absence compl\u00e8te de parent\u00e9 physico-chimique entre les effecteurs de la vie \u2014 principalement les coenzymes et les prot\u00e9ines \u2014 et ce qui fait la nature m\u00eame des g\u00e8nes, les acides nucl\u00e9iques. Le lien entre la m\u00e9moire h\u00e9r\u00e9ditaire, l’ADN, et les prot\u00e9ines, est un lien\u00a0symbolique<\/b>. Mais ce lien est r\u00e9alis\u00e9 concr\u00e8tement par un processus physico-chimique, par de vraies mol\u00e9cules, dans une instanciation parfaitement mat\u00e9rielle. Il n\u2019y a aucun rapport entre la chimie des acides nucl\u00e9iques et celle des prot\u00e9ines, et n\u2019importe quelles mol\u00e9cules de bases, pour peu qu\u2019elles puissent s\u2019encha\u00eener de fa\u00e7on colin\u00e9aire et combinatoire en donnant naissance \u00e0 un principe de\u00a0compl\u00e9mentarit\u00e9<\/b>\u00a0et \u00e0 une r\u00e8gle\u00a0cod\u00e9e<\/b>\u00a0de transposition de l\u2019une \u00e0 l\u2019autre, auraient pu jouer le r\u00f4le qu\u2019elles jouent aujourd\u2019hui. Il y a l\u00e0 un profond myst\u00e8re \u2014 rest\u00e9 myst\u00e8re pendant des mill\u00e9naires \u2014 dont on commence \u00e0 comprendre la nature au travers de l’\u00e9tude de la structure symbolique des objets biologiques : tout se passe comme si l’on avait affaire \u00e0 un texte originel, transcrit, puis traduit. Et le myst\u00e8re qui reste encore est le retour concret, physique, depuis cette\u00a0syntaxe<\/b>\u00a0d’une transcription et d’une traduction dont on commence \u00e0 bien conna\u00eetre les r\u00e8gles, vers une\u00a0s\u00e9mantique<\/b>, celle qui donne leur signification aux objets biologiques et aux relations qu’ils entretiennent, et conduit \u00e0 l’existence des organismes vivants, tels qu’on peut les \u00e9tudier de mani\u00e8re macroscopique. Remarquons ici que la propri\u00e9t\u00e9 sp\u00e9cifique du symbolique est d\u2019\u00eatre, en puissance, source de sens, de signification.
\nIl y a donc une grammaire de la vie. Comme la grammaire des langues est abstraite, celle de la vie l\u2019est aussi. Et l\u2019on ne peut donc que s\u2019\u00e9tonner du peu d\u2019ambition intellectuelle (t\u00e9moin de leur ignorance de ce qu\u2019est la vie) de ceux qui la cherchent ailleurs dans l\u2019Univers, en ne s\u2019interrogeant que sur les mol\u00e9cules qui, sur Terre, forment la vie, sans penser, bien s\u00fbr, qu\u2019il est infiniment probable, m\u00eame si la vie existe, qu\u2019elle n\u2019ait pas la m\u00eame forme que la vie terrestre\u2026 Dans ce qui suit nous allons d’abord en rappeler les premi\u00e8res r\u00e8gles syntaxiques, puis montrer \u2014 en laissant \u00e9videmment une place immense \u00e0 ce qui reste inconnu aujourd’hui \u2014 comment ces r\u00e8gles, avec des r\u00e8gles nouvellement d\u00e9couvertes, permettent un aller et retour r\u00e9el, concret, entre le niveau symbolique, et les objets naturels de la physique et de la chimie qui constituent les organismes vivants.
\nLa premi\u00e8re loi de la vie est la\u00a0compl\u00e9mentarit\u00e9<\/b>\u00a0: elle fonde la\u00a0r\u00e9plication<\/b>\u00a0de l\u2019ADN, un brin de la double h\u00e9lice sp\u00e9cifiant enti\u00e8rement l\u2019autre brin. Chaque brin est fait de l\u2019encha\u00eenement de quatre motifs chimiques voisins mais distincts, les bases de l\u2019ADN qui se sp\u00e9cifient l\u2019une l\u2019autre d\u2019un brin \u00e0 son compl\u00e9mentaire. Cette loi, en premi\u00e8re approximation, est purement syntaxique\u00a0: elle ne prend pas en compte la signification du texte v\u00e9hicul\u00e9 par la mol\u00e9cule d\u2019ADN.
\nEn consid\u00e9rant ensuite l\u2019orientation du flux de l\u2019information (mais en notant que cela n\u2019implique nullement qu\u2019\u00e0 ce flux corresponde un flux r\u00e9el des objets biologiques), l\u2019ADN qui forme la collection organis\u00e9e des g\u00e8nes d\u2019un organisme, son\u00a0g\u00e9nome<\/b>, prescrit la synth\u00e8se d\u2019autres mol\u00e9cules d\u2019une famille chimique voisine, les ARN. Il existe pour cela une syntaxe\u00a0: des points de rep\u00e8res dans l\u2019ADN indiquent le d\u00e9but des r\u00e9gions \u00e0\u00a0transcrire<\/b>\u00a0(ce sont les\u00a0r\u00e9gions promotrices<\/b>), comme d\u2019autres points de rep\u00e8re en indiquent la fin (ce sont les\u00a0terminateurs<\/b>de la transcription). La r\u00e8gle de transcription est simple, elle est fond\u00e9e sur la m\u00eame r\u00e8gle de compl\u00e9mentarit\u00e9 que celle qui pr\u00e9side \u00e0 la r\u00e9plication. Elle conserve l\u2019encha\u00eenement des quatre motifs de base de l\u2019ADN, en n\u2019en changeant la nature chimique que de fa\u00e7on fine. Ainsi, si l\u2019on ne juge que du\u00a0texte<\/b>\u00a0form\u00e9 de l\u2019encha\u00eenement des quatre bases possibles, la transcription ne fait qu\u2019extraire une partie du texte original, en produisant \u00e0 un moment donn\u00e9, et selon une dynamique li\u00e9e au d\u00e9veloppement de la cellule, un sous-ensemble de ce texte. Dans certains types cellulaires (en particulier les cellules \u00e0 noyau) cet ensemble de transcrits \u00e9volue, dans le noyau. Sous l\u2019action de m\u00e9canismes mol\u00e9culaires encore bien mal compris, des encarts (les introns), parfois tr\u00e8s longs, s\u2019excisent en raboutant leurs extr\u00e9mit\u00e9s (les exons). Ce processus est appel\u00e9 \u201c\u00a0\u00e9pissage\u00a0\u201d. Il conduit \u00e0 ne laisser qu\u2019un produit de transcription plus court, un\u00a0ARN messager<\/b>, qui, sortant du noyau, va \u00eatre la matrice d\u2019un nouveau processus de r\u00e9\u00e9criture, que nous allons voir maintenant. Jusque-l\u00e0-l\u00e0, tout se passe comme on le fait dans la lecture d\u2019un magazine\u00a0: choix des articles, mise \u00e0 l\u2019\u00e9cart des encarts publicitaires.
\nNotons une particularit\u00e9 remarquable du processus\u00a0: une m\u00eame r\u00e9gion de l\u2019ADN peut donner lieu non seulement \u00e0 plusieurs transcrits mais \u00e0 plusieurs produits d\u2019\u00e9pissage, qui peuvent \u00eatre diff\u00e9rents (et par cons\u00e9quent assurer des fonctions diff\u00e9rentes). Il y a\u00a0intrication<\/b>\u00a0des niveaux de lecture du texte g\u00e9nomique. Les r\u00e8gles syntaxiques correspondantes sont pour l\u2019instant \u00e0 peu pr\u00e8s totalement incomprises. On voit qu\u2019elles se couplent directement \u00e0 un premier niveau o\u00f9 appara\u00eet la s\u00e9mantique. Transposons en effet ce ph\u00e9nom\u00e8ne \u00e0 la langue\u00a0:
\n\u201c\u00a0Si tu veux \u00e9couter ton\u00a0p\u00e8re, mon cher\u00a0<\/em>enfant,\u00a0et suivre mes conseils, n\u2019<\/em>imite\u00a0pas ces charlatans. Laisse\u00a0<\/em>ces gens-l\u00e0,\u00a0travaille,<\/em>\u00a0car ils\u00a0sont paresseux. Ils ne\u00a0<\/em>savent enseigner l\u2019utile.\u00a0\u201d
\npeut devenir\u00a0:
\n\u201c\u00a0Si tu veux \u00e9couter ton enfant, imite ces gens-l\u00e0, car ils savent enseigner l\u2019utile.\u00a0\u201d
\nMais c\u2019est avec une r\u00e9\u00e9criture \u00e0 un niveau sup\u00e9rieur du texte g\u00e9nomique, la\u00a0traduction<\/b>, que se produit la majeure partie de l\u2019introduction de la s\u00e9mantique de la vie. En effet une fois rep\u00e9r\u00e9 le d\u00e9but du message dans l\u2019ARN \u00e0 traduire), le texte est lu par suites successives de trois lettres (ou\u00a0codons<\/b>), en cr\u00e9ant un encha\u00eenement de motifs chimiques diff\u00e9rents de ceux de l\u2019ARN, des acides amin\u00e9s. Cet encha\u00eenement, constituant une prot\u00e9ine, se termine lorsque la machine de traduction, le\u00a0ribosome<\/b>, rencontre un codon en indiquant la fin (UAA, UAG ou UGA en g\u00e9n\u00e9ral). Cette loi de correspondance (symbolique, mais effectivement r\u00e9alis\u00e9e dans la pratique par une machine physico-chimique) est appel\u00e9e le\u00a0code g\u00e9n\u00e9tique<\/b>. Comme il y a 61 codons (parmi les 64 possibles) sp\u00e9cifiant les vingt acides amin\u00e9s, trois codons pour un acide amin\u00e9, en moyenne, ce code est\u00a0redondant<\/b>. La suite des codons de chaque g\u00e8ne sp\u00e9cifie de fa\u00e7on univoque la suite des caract\u00e8res distinctifs du produit du g\u00e8ne, les acides amin\u00e9s d’une prot\u00e9ine. Comme ces codons sont redondants, chaque g\u00e8ne poss\u00e8de un usage des codons qui lui est propre. La fr\u00e9quence d’usage de chaque codon d\u2019un acide amin\u00e9 donn\u00e9 varie selon le g\u00e8ne\u00a0: par exemple GCC, GCU, GCA et GCG sp\u00e9cifient tous l’acide amin\u00e9\u00a0alanine<\/em>, mais certains g\u00e8nes utilisent plus souvent GCC et GCU, alors que d’autres sont anormalement riches en GCA.
\nPeut-on d\u00e9celer des r\u00e8gles dans l’usage des codons des g\u00e8nes d’un organisme\u00a0? L\u2019exp\u00e9rience montre qu\u2019il existe plusieurs classes de g\u00e8nes qui se distinguent par leur usage du code. Or cela suppose l\u2019existence, en permanence, d’un biais s\u00e9lectif qui contraint le choix de cet usage particulier du code au cours de l’\u00e9volution de l’esp\u00e8ce consid\u00e9r\u00e9e. En effet si l’usage des codons \u00e9tait indiff\u00e9rent, les mutations spontan\u00e9es qui se manifestent n\u00e9cessairement au cours du temps auraient tendance \u00e0 le rendre indiff\u00e9renci\u00e9, proportionnellement au nombre des codons correspondant \u00e0 chacun des acides amin\u00e9s et \u00e0 la composition moyenne en bases du g\u00e9nome.
\nDe quelle pression peut-il s’agir\u00a0? Il n’est certainement pas ais\u00e9 de r\u00e9pondre \u00e0 cette question. C\u2019est en passant de la m\u00e9taphore alphab\u00e9tique qui d\u00e9crit les g\u00e9nomes et leur expression \u00e0 sa r\u00e9alit\u00e9 physique, ce qui se passe dans la cellule que nous pourrons entrevoir une explication. Le texte g\u00e9nomique et sa signification sont en r\u00e9alit\u00e9 reli\u00e9s profond\u00e9ment \u00e0 une architecture, r\u00e9elle m\u00eame si elle est minuscule. On ne peut ici en donner le d\u00e9tail, mais tout ce qu\u2019on peut observer montre que les g\u00e8nes ne sont pas distribu\u00e9s au hasard dans le texte g\u00e9nomique, mais leur position est en rapport avec leur mode d’expression selon la nature de l’environnement, et avec leur localisation dans les divers compartiments de la cellule. Cela se r\u00e9sume d’une fa\u00e7on particuli\u00e8rement frappante\u00a0:\u00a0le plan de la cellule est dans le chromosome<\/b>.
\nLa fuite impossible et n\u00e9cessaire<\/span><\/b>
\nAlice au Pays des Merveilles s\u2019en \u00e9tonne\u00a0: la Reine Rouge ne cesse de courir, mais reste \u00e0 la m\u00eame place. C\u2019est au prix de cette course folle que les organismes vivants, croissant et se multipliant, subsistent et colonisent la Terre. C\u2019est que ces syst\u00e8mes mat\u00e9riels ne sont statiques ni par leurs mouvements \u2013 m\u00eame les plantes envoient leurs graines au loin \u2013, ni par les transformations chimiques qui s\u2019y op\u00e8rent. Il en r\u00e9sulte que la Terre qui les porte change sans cesse. Mais si elle change alors, comme l\u2019aurait dit le capitaine fameux qui fut victime de la bataille de Pavie, c\u2019est que les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 leur survive changent elles aussi. Tout organisme vivant doit s\u2019adapter lui-m\u00eame au changement, mais doit surtout donner naissance \u00e0 une cha\u00eene ininterrompue de changements adaptatifs.
\nCette contrainte op\u00e8re dans la grammaire de la vie. On voit souvent \u00e9crit qu’une part importante de l’ADN est sans signification, qu’il s’agit d’ADN \u201c\u00a0poubelle\u00a0\u201d (\u201c\u00a0junk DNA\u00a0\u201d pour les auteurs anglo-saxons). Il est permis d’en douter, m\u00eame si cet ADN correspond \u00e0 des \u00e9l\u00e9ments mobiles qui s’\u00e9changent de g\u00e9nome \u00e0 g\u00e9nome, ou \u00e0 des s\u00e9quences r\u00e9p\u00e9t\u00e9es. Or, m\u00eame les\u00a0r\u00e9p\u00e9titions<\/b>, dont on dit souvent qu\u2019elles expriment une\u00a0redondance<\/b>, ne le sont pas toujours. Que dire, du sens de la phrase en fran\u00e7ais\u00a0: \u201c\u00a0les poules du couvent couvent\u00a0<\/em>\u201d**<\/a>\u00a0? On peut encore penser que, dans bien des cas, cet ADN agit en cr\u00e9ant des dispositifs de synchronisation, ou encore des minuteurs. Bien s\u00fbr l’envahissement d’un g\u00e9nome par une s\u00e9quence qui s’y r\u00e9p\u00e8te peut avoir,\u00a0a priori<\/em>, un caract\u00e8re purement contingent et neutre, \u00eatre le r\u00e9sultat d’un accident. Mais\u00a0a posteriori<\/em>, il est peu probable que la r\u00e9partition de ces s\u00e9quences dans le texte g\u00e9nomique reste al\u00e9atoire. Elle ob\u00e9it \u00e0 des contraintes qui pr\u00e9servent l’harmonie de l’architecture et de la dynamique cellulaire. Et ce faisant elle se trouve au cours de l’\u00e9volution pr\u00eate \u00e0 accueillir une nouvelle fonction, par sa pr\u00e9sence m\u00eame. Et au surplus, pr\u00e9cis\u00e9ment en raison du caract\u00e8re contingent de l’envahissement initial, il y a bien des chances pour que, lorsqu’elle appara\u00eet, cette nouvelle fonction ait le caract\u00e8re symbolique n\u00e9cessit\u00e9 essentielle dans la d\u00e9finition de ce qu’est la vie.
\nLa puissance cr\u00e9atrice de la r\u00e9cursivit\u00e9<\/span><\/b>
\nMais il y a beaucoup plus d\u2019inventivit\u00e9 encore dans l\u2019organisation de la grammaire de la vie. Cette grammaire m\u00eame contient, en soi, la possibilit\u00e9 de\u00a0cr\u00e9ation<\/b>. En effet, si l\u2019on reprend simplement la m\u00e9taphore alphab\u00e9tique qui d\u00e9crit le g\u00e9nome et les r\u00e8gles de son expression, avec la r\u00e8gle de correspondance du code g\u00e9n\u00e9tique, on se trouve en pr\u00e9sence d\u2019une situation connue de l\u2019arithm\u00e9tique, celle du concept de\u00a0programme<\/b>, ou d\u2019algorithme<\/b>.
\nKurt G\u00f6del en 1931, cherchant \u00e0 montrer que l\u2019arithm\u00e9tique n\u2019est qu\u2019une tautologie, d\u00e9montrait l\u2019oppos\u00e9. L\u2019encha\u00eenement des propositions de la th\u00e9orie des nombres entiers (celles qui traitent des encha\u00eenements de symboles et de leur combinatoire au moyen des op\u00e9rations du calcul \u00e9l\u00e9mentaire et de la logique du premier ordre), d\u00e8s qu\u2019il fait intervenir la r\u00e9cursivit\u00e9 (l\u2019appel \u00e0 soi-m\u00eame), peut produire de l\u2019irr\u00e9ductible \u00e0 soi-m\u00eame. L\u2019espace de la signification des propositions arithm\u00e9tiques n\u2019est pas clos, mais ouvert, \u00e0 l\u2019infini. Et cela est une propri\u00e9t\u00e9 potentielle intrins\u00e8que de toutes les propositions construites comme des algorithmes, d\u00e8s qu\u2019intervient la r\u00e9cursivit\u00e9. Dans ce contexte, un algorithme dont toutes les conditions d\u2019\u00e9tablissement sont connues, et se d\u00e9roulant de fa\u00e7on parfaitement d\u00e9termin\u00e9e, est par essence\u00a0impr\u00e9visible<\/b>, en ce sens que son aboutissement n\u2019est connu qu\u2019au moment m\u00eame o\u00f9 s\u2019ach\u00e8ve la proc\u00e9dure qui se d\u00e9roule. On ne peut, par avance, sauter aux conclusions.
\nL\u2019image de la r\u00e9cursivit\u00e9, difficile \u00e0 concevoir mentalement, est illustr\u00e9e de fa\u00e7on saisissante dans les dessins d\u2019Escher, ou dans la musique de Bach, comme l\u2019a montr\u00e9 Douglas Hofstadter. Se trouver au sein du monde qu\u2019on explore est \u00e0 la fois une impuissance fondamentale, et une force cr\u00e9atrice infinie. Ce que montrent ces incarnations, visuelles ou auditives, c\u2019est qu\u2019il est possible de partir du domaine purement abstrait du concept (celui de l\u2019arithm\u00e9tique) et de le rendre op\u00e9ratoire et concret. C\u2019est pr\u00e9cis\u00e9ment ce qui se passe dans la gen\u00e8se des organismes vivants, o\u00f9 se d\u00e9roule un constant aller et retour entre le domaine abstrait du symbolique des encha\u00eenements de bases dans les acides nucl\u00e9iques, ou d\u2019acides amin\u00e9s dans le prot\u00e9ines, et la construction de la cellule. Mais cela est plus g\u00e9n\u00e9ral encore.
\nJusqu\u2019ici nous avons implicitement consid\u00e9r\u00e9 le g\u00e9nome en relation avec la seule cellule, et nous avons dit le plan de la cellule s’y trouve inscrit d\u2019une mani\u00e8re telle que l’expression du programme g\u00e9n\u00e9tique peut produire de l’ontologiquement neuf. Mais si l\u2019on \u00e9tend cette r\u00e9flexion aux organismes plus compliqu\u00e9s que sont les plantes et les animaux, on d\u00e9couvre que les processus constructifs qui conduisent \u00e0 la morphogen\u00e8se des organismes multicellulaires diff\u00e9renci\u00e9s sont eux aussi des processus algorithmiques. Il y a longtemps qu’on cherche \u00e0 expliquer ces formes. En raison de l’existence de nombreuses structures reproductibles en physique (arborescences, cellules, cercles et sph\u00e8res, etc. ) bien des penseurs ont cherch\u00e9 dans un certain nombre de principes physiques ou math\u00e9matiques la gen\u00e8se des formes en biologie. La vie ne ferait retrouver que ce qui gouverne les principes de la physique. Cette attitude platonicienne terriblement r\u00e9ductrice a longtemps pr\u00e9valu. Elle est encore parfois en vogue chez ceux qui ignorent tout de la biologie, parce qu’on n’a pas compris d’une part le r\u00f4le essentiellement symbolique des fonctions \u00e9dificatrices, ou de celles qui assurent le contr\u00f4le, et d’autre part l’id\u00e9e que la forme importante qui se conserve chez les organismes vivants est non la forme finale, mais celle de l’algorithme de construction<\/b>. L’id\u00e9e m\u00eame de programme, celle des algorithmes et de leur capacit\u00e9 \u00e0 construire, n’a \u00e9t\u00e9 vraiment explor\u00e9e que r\u00e9cemment.
\nC’est la mouche du vinaigre, la drosophile, qui est sans doute le meilleur exemple de ce que la g\u00e9n\u00e9tique peut apporter pour expliquer la gen\u00e8se des formes chez les insectes, puis par extension chez les vert\u00e9br\u00e9s. Il existe des milliers de mutants de cet organisme. Un grand nombre affecte son plan de d\u00e9veloppement. L’\u00e9tude g\u00e9n\u00e9tique \u00e9tablit qu’une organisation hi\u00e9rarchis\u00e9e de la fonction d’une s\u00e9rie de g\u00e8nes contr\u00f4le la transition initiale depuis l’\u0153uf jusqu’\u00e0 la formation d’un embryon segment\u00e9. \u00c0 partir de l’\u00e9tude de mutants, il a \u00e9t\u00e9 possible de dresser la carte du devenir des cellules et des segments de l’embryon, \u00e9tablissant ainsi un premier guide des interactions entre certains g\u00e8nes et leurs produits. On d\u00e9couvrit d’abord que c’est l’organisation de l’\u0153uf lui-m\u00eame qui joue le premier r\u00f4le pour dicter la suite des modifications de forme que subira l’embryon. Et, alors que cette organisation pouvait para\u00eetre myst\u00e9rieuse et improbable, ce que nous venons de voir \u2014 le plan de la cellule est dans le chromosome \u2014 nous dit simplement que l’\u0153uf est une cellule comme une autre, donc organis\u00e9e par la position des g\u00e8nes dans les chromosomes. En particulier un certain nombre d’ARN messagers essentiels se trouvent plac\u00e9s dans des compartiments sp\u00e9cifiques de l’\u0153uf, o\u00f9 ils vont jouer le r\u00f4le de facteurs d\u00e9clenchant la suite des \u00e9v\u00e9nements caract\u00e9ristiques de l’embryogen\u00e8se.
\nOn poss\u00e8de aujourd’hui la cartographie pr\u00e9cise du lieu de l’action de nombreux g\u00e8nes et de la fa\u00e7on dont ils interagissent pour conduire \u00e0 la segmentation de l’embryon et \u00e0 la formation des deux axes principaux de l’organisation de l’insecte. Ces synth\u00e8ses sont limit\u00e9es dans le temps, et c’est tout un sc\u00e9nario de successions de produits dou\u00e9s d’activit\u00e9 catalytique et de produits de contr\u00f4le, qui donne lieu, exactement comme le font les routines d’un algorithme, au d\u00e9roulement spatio-temporel du plan de l’organisme. Dans tous les cas il s’agit de processus extr\u00eamement simples individuellement, mais dont l’encha\u00eenement est, lui, compliqu\u00e9 du fait de sa compartimentation dans l’espace et dans le temps. C’est la\u00a0combinatoire\u00a0<\/b>d’\u00e9l\u00e9ments de contr\u00f4le, dont la diversit\u00e9 est pourtant limit\u00e9e, qui est tr\u00e8s riche. Comme partout en biologie, on retrouve \u00e0 ce stade pr\u00e9coce du d\u00e9veloppement de l’embryon la possibilit\u00e9 de variations infinies apport\u00e9e par la combinatoire.
\nLa plupart d’entre elles sont connues. Elles rendent compte de la fa\u00e7on dont l’embryon s’organise en segments et se diff\u00e9rencie en ces \u00e9l\u00e9ments qui donneront la t\u00eate, le thorax et l’abdomen de l’adulte. Ce qui est remarquable est que les g\u00e8nes concern\u00e9s sont organis\u00e9s selon une cascade hi\u00e9rarchis\u00e9e de contr\u00f4le, des g\u00e8nes ma\u00eetres permettant l’expression de g\u00e8nes en aval, selon une logique et un ordre chronologique absolus. Au cours de ce d\u00e9veloppement certaines cellules sont programm\u00e9es pour dispara\u00eetre, laissant ainsi la place \u00e0 d’autres cellules, diff\u00e9renci\u00e9es diff\u00e9remment, qui n’auraient pu autrement se d\u00e9velopper. Ce sont des routines appropri\u00e9es (un algorithme peut parfaitement d\u00e9cider de l’effacement d’une structure temporairement mise en place, comme les \u00e9chafaudages en architecture par exemple) qui organisent le rythme et les modes de la morphogen\u00e8se. De fa\u00e7on remarquable, dans le cas des insectes comme la mouche drosophile, on a trouv\u00e9 que les g\u00e8nes de contr\u00f4le de la diff\u00e9renciation cellulaire, les\u00a0hom\u00e9og\u00e8nes<\/b>, sont situ\u00e9s sur les chromosomes de fa\u00e7on \u00e0 constituer\u00a0un ensemble orient\u00e9 de la queue vers la t\u00eate<\/b>, la repr\u00e9sentation de chaque segment de l’insecte \u00e9tant form\u00e9 d’un ensemble g\u00e9n\u00e9tique situ\u00e9 \u00e0 la m\u00eame place dans le texte du g\u00e9nome que dans la mouche adulte. Ce qui pr\u00e9existe n’est pas l’organisme lui-m\u00eame, c’est la\u00a0pr\u00e9formation d’un algorithme de d\u00e9veloppement.<\/b>\u00a0Il y a bien un \u201c\u00a0drosophiloculus\u00a0\u201d dans la drosophile, mais ce n’est pas la forme qui est transmise h\u00e9r\u00e9ditairement, c’est son programme de construction. L’expression successive<\/b>\u00a0de g\u00e8nes de contr\u00f4le, activ\u00e9s ou r\u00e9prim\u00e9s un \u00e0 un, permet la morphogen\u00e8se (en respectant et en utilisant, bien s\u00fbr, les contraintes de la physique, comme les r\u00e8gles de sym\u00e9trie globale, par exemple). Certaines mutations mettent en \u00e9vidence des formes \u2014 comme celle du thorax et de l’aile, ou de la patte \u2014 qui n’ont pas grand-chose de \u201c\u00a0naturel\u00a0\u201d selon les principes de la morphogen\u00e8se physique ou math\u00e9matique \u2014, mais surtout elles montrent que la modification d’un seul g\u00e8ne\u00a0<\/b>permet la formation d’un organe complet et bien form\u00e9,\u00a0sans que sa localisation soit conserv\u00e9e dans le corps<\/b>. Ainsi l’exp\u00e9rience montre que l’alt\u00e9ration de la succession des hom\u00e9og\u00e8nes suffit \u00e0 alt\u00e9rer le patron morphog\u00e9n\u00e9tique\u00a0: on peut par exemple faire appara\u00eetre des antennes \u00e0 la place des pattes, ou doubler la paire d’aile, faisant ressembler la drosophile \u00e0 un hym\u00e9nopt\u00e8re.
\nMais que dire des mammif\u00e8res, o\u00f9 la structure segment\u00e9e est moins visible que chez les insectes\u00a0? Il suffit de regarder nos c\u00f4tes et nos vert\u00e8bres pour nous rendre compte de la conservation locale de bien des propri\u00e9t\u00e9s du corps d’un segment au suivant. Or on a d\u00e9couvert que des g\u00e8nes de contr\u00f4le homologues de ceux de la drosophile, des hom\u00e9og\u00e8nes, existent aussi chez la souris. Ces complexes\u00a0Hox<\/em>\u00a0sont si voisins de ceux de la drosophile que non seulement la s\u00e9quence des acides amin\u00e9s des prot\u00e9ines qu’ils codent est tr\u00e8s semblable d’un g\u00e8ne \u00e0 l’autre, mais que les g\u00e8nes eux-m\u00eames et les promoteurs reconnus pas leurs produits sont clairement apparent\u00e9s\u00a0! L’organisation est si hi\u00e9rarchis\u00e9e que l’alt\u00e9ration d’un seul g\u00e8ne produit des animaux sans t\u00eate. Cependant il existe une diff\u00e9rence significative entre les vert\u00e9br\u00e9s et les insectes. Au lieu de trouver un seul ensemble lin\u00e9aire correspondant au patron de l’insecte, on trouve quatre ensembles lin\u00e9aires, ordonn\u00e9s exactement comme chez la mouche, et correspondant aussi au d\u00e9veloppement de l’animal de la queue vers la t\u00eate. Tout se passe comme si le \u201c\u00a0muriculus\u00a0\u201d (ou l’\u201c\u00a0homunculus\u00a0\u201d) \u00e9tait constitu\u00e9 d’un ensemble \u00e0 quatre dimensions comme les port\u00e9es de la partition musicale d’un quatuor. L’insecte serait le fruit d’un instrument isol\u00e9, alors que c’est d’un petit orchestre qu’il s’agit lorsqu’on passe au vert\u00e9br\u00e9. Cette d\u00e9couverte rend compte de la plus grande complexit\u00e9 des mammif\u00e8res, compar\u00e9s aux insectes\u00a0: l’algorithme de construction provient de la combinaison de quatre proc\u00e9dures homologues mises en \u0153uvre simultan\u00e9ment.
\nNous d\u00e9couvrons ainsi que de la cellule \u00e0 l’organisme entier il existe une structuration syst\u00e9matique qui r\u00e9partit les diff\u00e9rents constituants dans l’espace et dans le temps, et que cela est non pas inscrit seulement dans les g\u00e8nes isol\u00e9ment mais dans la fa\u00e7on dont ils sont organis\u00e9s les uns par rapport aux autres pour former le texte d’un programme qui d\u00e9finit la mise en place de leurs produits et des \u00e9difices qui les organisent. Ce qui fait la totalit\u00e9 de l’organisme n’est pas une forme inscrite dans les principes myst\u00e9rieux auxquels fait appel le vitalisme, mais dans le programme de mise en forme. C’est ainsi que peut se faire de fa\u00e7on syst\u00e9matique l’ajustement entre la r\u00e9alit\u00e9 changeante du milieu, et la conservation d’une m\u00e9moire qui se perp\u00e9tue, semblable \u00e0 elle-m\u00eame. Il n’y a pas d’arch\u00e9type de la forme, mais conservation de ce qui la produit, et, la produisant en tenant compte de l’environnement, \u00e0 chaque nouvelle fois l’adapte. Ainsi la grammaire de la vie ajuste-t-elle sans cesse la permanence et le changement. Elle pr\u00e9voit l’avenir parce qu’elle n’a pas besoin de savoir tout ce qu’il sera, mais qu’il lui suffira d’en extraire des caract\u00e9ristiques sp\u00e9cifiques \u2014 pour peu qu’elles n’impliquent pas un changement radical \u2014 qui lui permettra de s’y d\u00e9velopper.<\/p>\n