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Les rythmes humains : Les gènes architectes

Vous êtes ici : » » Les rythmes humains : Les gènes architectes ; écrit le: 8 juillet 2013 par imen modifié le 11 novembre 2014

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L’influence du temps se manifeste dès notre naissance : la construction, l’organisation d’un être humain, après la féconda­tion, sont soumises étroitement au déroulement du temps, comme cela se passe chez tous les êtres vivants issus d’un œuf. On a du mal à comprendre comment il se fait que, dans l’amas apparemment indifférencié de quelques cellules, qui vont se multiplier très vite à partir de l’œuf fécondé, existe en puissance toute la complexité d’un homme. Le temps, ici, paraît fonction­ner à l’envers : le futur potentiel de l’être adulte existe dans cet instant de l’œuf fécondé, bien avant qu’il ne se réalise ! On est tenté de reprendre la phrase de Prigogine : le temps précède l’existence. Il faut se souvenir aussi des réflexions du biologiste Jacques Monod que nous avons évoquées au premier chapitre : la raison d’être d’un œuf n’est-elle pas l’être complet qui sera son aboutissement ? L’être n’a-t-il de sens que par son projet ? Le futur ne contient-il pas la cause du présent ?



Un fait est certain et très intriguant : la structure même de l’œuf contient toute l’information qui va commander l’organi­sation progressive dans le temps de l’être vivant, sa construc­tion. Cette cellule, très complexe, unique, possède, chiffré dans une sorte de code miniature, celui même de l’hérédité, tout le devenir d’un organisme, de son développement, de son fonc­tionnement. Ces structures sont à la fois « le code de loi et le pouvoir exécutif, le plan de !’architecte et l’œuvre d’art de l’entrepreneur», disait déjà dans son livre prophétique Qu’est- ce que la vie ?, le physicien Erwin Schrôdinger, en 1944.

Des observations depuis longtemps classiques traduisent cette faculté d’auto-organisation à bien des niveaux : si l’on place ensemble un certain nombre de protéines, on voit naître des constituants élémentaires d’une cellule. Des cellules isolées d’un même tissu, d’un même organisme, sont capables de se reconnaître et de s’assembler si elles ne sont pas trop éloignées les unes des autres. Il existe dans chaque élément du vivant une sorte de force interne qui pousse à l’organisation, à la construc­tion, qui crée l’ordre. C’est très probablement ainsi que naissent les tissus et les organes de notre corps, comme ceux de tous les êtres vivants. La mise en place des diverses parties du corps se fait suivant un programme bien précis, lié au déroulement du temps, et quasi immuable pour chaque espèce.
La formation d’un individu, dit le biologiste Alain Prochiantz, est un phénomène historique, les étapes de son développement se produisent de façon séquentielle, toujours la même. C est un mécanisme d’auto-formation, inhérent à la vie elle-meme, qui vient du fond des âges du vivant. Tout se passe comme si la base même de l’hérédité, l’acide nucléique, portait de mysté­rieux signaux chargés de commander, au moment voulu, la mise en route de cette construction d’un organisme. Ce pro­gramme est complexe : toutes les cellules nées de l’œuf primitif ne se développent pas à la même vitesse, chaque catégorie a son temps de croissance. L’embryon primitif, qu’on appelle une morula, du fait qu’il ressemble à une petite mûre, ne possède pas des cellules toutes semblables, ce qui va lui donner déjà une forme, une orientation de développement. Puis l’embryon devient une sorte de boule creuse, où la place des cellules, sui­vant qu’elles se trouvent à l’extérieur ou à l’intérieur, détermi­nera leur avenir dans l’organisme futur. Très vite, 1 embryon de quelques dizaines de cellules va différencier ses tissus, selon leur futur emplacement. Il existerait ce qu’Alain Prochiantz appelle une « stratégie de l’embryon », chargée d’organiser le développement de l’organisme suivant un mécanisme lié au temps et à l’espace. Beaucoup de raisons militent pour estimer que le même mécanisme fonctionne chez tous les vertébrés, mais qu’il est propre à chaque espèce. Par exemple, le cerveau commence toujours, chez l’homme, à se former à la troisième semaine, le cœur bat à la quatrième, les membres apparaissent à la cinquième, ainsi que le système digestif. À la huitième semaine, la figure se dessine.
Les biologistes font souvent appel à une autre notion relative au temps : ils estiment que la formation d’un embryon retrace l’évolution de l’espèce depuis son apparition. Certains vont plus loin encore : trois mois de multiplications, de migrations, de dif­férences cellulaires dans l’embryon humain récapitulent cinq cents millions d’années d’évolution, dit le généticien Jacques- Michel Robert, frappé, notamment, par les ressemblances de formes et de fonctions entre un embiyon humain de quatre semaines et celui d’un poisson, notre très ancien ancêtre vertébré.
Les recherches dans ce domaine ont progressé de façon spec­taculaire à partir du moment où on s’est aperçu, vers 1980, que les gènes qui commandent le développement des êtres sont les mêmes chez la mouche et chez l’homme. Il a suffit, alors, de les étudier chez l’un des animaux de laboratoire favoris des biolo­gistes, la mouche drosophile, pour comprendre ce qui se passe chez l’homme. C’est ainsi que l’on a identifié ce qu’on appelle des « gènes architectes », qui ont chacun pour mission de diri­ger la mise en place, à un moment bien précis, des structures du corps. Ils sont les mêmes dans toutes les espèces animales où on les a identifiés. Par exemple, le même « gène architecte » est à l’origine de la fabrication d’un œil de mouche et d’un œil d’homme, alors que les deux sont très différents – celui de l’insecte est à facettes, celui des mammifères à lentille. C’est le comble du bricolage, dit le biologiste François Jacob, qui a défendu le premier la thèse, aujourd’hui partout acceptée, que la nature est davantage semblable à un bricoleur qu’à un ingé­nieur : elle prend sans cesse du vieux pour faire du neuf. « Les éléments de base, dit-il, sont toujours les mêmes, l’évolution consiste à rajouter ici, à allonger, à raccourcir, à modifier […] Aucun ingénieur n’utiliserait le même matériau pour un œil de mouche et un œil de mammifère. La lampe électrique ne dérive pas de la chandelle. »
Les paléontologistes Jean Chaline et Didier Marchand, voient dans l’existence de ces « gènes architectes » une explication ori­ginale du processus de l’évolution. « Nous sommes en train de vivre une véritable révolution culturelle, disent-ils. Le monde vivant est réglé par toute une série d’horloges internes, sous contrôle général, allant du rythme cardiaque et des rythmes cir- cadiens à la détermination des étapes du développement […] Lorsque les horloges qui règlent ces étapes se décalent, elles sont susceptibles de faire évoluer une espèce. » Selon ces biolo­gistes une simple mutation, modifiant l’expression d’un « gène architecte», à une étape précoce du développement, pourrait changer l’organisation d’un individu et transmettre cette modifi­cation à sa descendance. Ils expliquent ainsi la différence impor­tante qui existe entre l’homme et le chimpanzé, qui ont pourtant en commun 98,3 % de leur hérédité. Une récente étude compara­tive sur un chromosome du chimpanzé et son équivalent chez l’homme montre, en effet, que, malgré les minimes différences de leur ordonnancement, les gènes de l’homme et ceux du chim­panzé produisent des protéines très dissemblables. Les cher­cheurs en concluent que les changements intervenus après la séparation des lignées des grands singes et des hominiens semblent plus complexes qu’on ne le pensait.
Ces « gènes architectes » en commandent d’autres, probable­ment plusieurs centaines, qui ne sont pas encore tous identifiés, chargés chacun d’organiser la mise en place d’une partie plus précise de F organisme. Tout cela est parfaitement synchronisé dans le temps, par un système qui reste en grande partie mysté­rieux, mais que l’on commence à déchiffrer. Une équipe du CNRS de Marseille, dirigée par Olivier Pourquoi, a ainsi décou­vert que l’embryon de poulet possède une horloge, inconnue jusque là, qui commande l’activité d’un gène chargé de créer, toutes les 90 minutes – pourquoi 90 minutes ? – un segment nouveau. Cette découverte apporte de l’eau au moulin de l’hypothèse qui propose que la segmentation des embryons se fasse suivant un même schéma, un même mécanisme, comman­dés peut-être par une même horloge, chez tous les êtres vivants, des invertébrés aux vertébrés, de la mouche à l’homme.

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