Le magazine \u00ab\u00a0Pour la science\u00a0\u00bb vient de sortir (novembre-d\u00e9cembre 2013) un dossier ayant pour titre: \u00ab\u00a0L\u2019h\u00e9r\u00e9dit\u00e9 sans g\u00e8nes\u00a0\u00bb. Il y a dix ans on consid\u00e9rait encore l\u2019ADN comme un programme informatique dictant les diff\u00e9rentes phases du d\u00e9veloppement de l\u2019embryon. Ce point de vue est en train de changer. Le ph\u00e9nom\u00e8ne de diff\u00e9rentiation cellulaire apparait de plus en plus comme une suite de mutations dues en bonne partie au hasard. Un ph\u00e9nom\u00e8ne semblable \u00e0 la s\u00e9lection naturelle, favoriserait le d\u00e9veloppement des cellules appropri\u00e9es \u00e0 chaque \u00e9tape du d\u00e9veloppement, l\u2019environnement jouant un r\u00f4le essentiel. Ainsi le m\u00e9canisme de l\u2019ontogen\u00e8se (d\u00e9veloppement de l\u2019embryon) ressemblerait \u00e0 celui de la philogen\u00e8se (d\u00e9veloppement des esp\u00e8ces).<\/p>\n
Que disent \u00e0 ce sujet les lois de la thermodynamique? On sait maintenant que les structures dissipatives s\u2019auto-organisent \u00e0 la mani\u00e8re des transitions de phase. En physique, une transition de phase est un changement d\u2019\u00e9tat de la mati\u00e8re, par exemple le passage de l\u2019\u00e9tat liquide \u00e0 l\u2019\u00e9tat gazeux ou le passage de l\u2019\u00e9tat ferromagn\u00e9tique \u00e0 l\u2019\u00e9tat paramagn\u00e9tique. Les physiciens distinguent deux types de transition de phase: les transitions continues et les transitions abruptes.<\/p>\n
Les transitions continues se produisent dans des conditions tr\u00e8s particuli\u00e8res, notamment \u00e0 une temp\u00e9rature bien pr\u00e9cise appel\u00e9e temp\u00e9rature critique. Elles sont caract\u00e9ris\u00e9es par une discontinu\u00e9e de la d\u00e9riv\u00e9e premi\u00e8re de la fonction entropie: de l\u2019information apparait progressivement au fur et \u00e0 mesure que la phase ordonn\u00e9e se d\u00e9veloppe. Le passage du paramagn\u00e9tisme au ferromagn\u00e9tisme est une transition de phase continue. Sa temp\u00e9rature critique, dite temp\u00e9rature de Curie, est de 770\u00b0 C.<\/p>\n
Les transitions abruptes se produisent dans des conditions plus larges, mais elles n\u00e9cessitent un apport ext\u00e9rieur d\u2019information sous la forme d\u2019un germe, d\u2019o\u00f9 une discontinuit\u00e9 de la fonction entropie elle-m\u00eame. Mettez de l\u2019eau \u00e0 bouillir. Si celle-ci est bien pure, les bulles de vapeur auront du mal \u00e0 se former. Jetez-y une pinc\u00e9e de sel, les bulles se formeront aussit\u00f4t. De m\u00eame, la pr\u00e9sence dans l\u2019air de particules charg\u00e9es \u00e9lectriquement facilite la formation du brouillard. L\u2019eau peut rester liquide en dessous de 0\u00b0C. On dit qu\u2019elle est en surfusion. Plongez-y un gla\u00e7on, l\u2019eau se transforme aussit\u00f4t en glace.<\/p>\n
De la m\u00eame mani\u00e8re, l\u2019apparition d\u2019une nouvelle esp\u00e8ce animale ou v\u00e9g\u00e9tale est un ph\u00e9nom\u00e8ne progressif qui ne s\u2019observe que dans des conditions environnementales tr\u00e8s particuli\u00e8res. Nous savons que le processus d\u2019auto-organisation est semblable \u00e0 celui d\u2019une transition de phase continue. Le d\u00e9veloppement d\u2019un embryon est un ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019auto-organisation beaucoup plus rapide. Il se produit dans des conditions environnementales plus \u00e9tendues mais n\u00e9cessite l\u2019apport d\u2019un germe. Ses propri\u00e9t\u00e9s ressemblent \u00e0 celles des transitions abruptes.<\/p>\n
Thermodynamiquement, on s\u2019attend donc \u00e0 ce que l\u2019ontog\u00e9n\u00e8se soit un ph\u00e9nom\u00e8ne de m\u00eame nature que la phylog\u00e9n\u00e8se. Le premier correspondrait aux transitions abruptes et le second aux transitions continues. C\u2019est bien ce que les biologistes d\u00e9couvrent aujourd\u2019hui.<\/p>\n
Dans mon livre (Thermodynamique de l\u2019\u00e9volution, section 13.2), j\u2019\u00e9tablis un parall\u00e8le entre les m\u00e9canismes de la transmission g\u00e9n\u00e9tique et ceux de la transmission de la culture. L\u2019ADN jouerait le r\u00f4le des livres, tandis que l\u2019ARN jouerait celui des cerveaux. Il est clair que l\u00e0 aussi l\u2019environnement joue un r\u00f4le important. On n\u2019apprend pas \u00e0 conduire une voiture uniquement en lisant le code de la route ou en \u00e9coutant les conseils d\u2019un professeur. Il faut soit m\u00eame prendre le volant. L\u2019exp\u00e9rience personnelle est irrempla\u00e7able. Durant notre existence, nous acqu\u00e9rons de l\u2019exp\u00e9rience que nous pouvons transmettre \u00e0 nos enfants. Il y a transmission de caract\u00e8res acquis comme dans le cas de la transmission \u00e9pig\u00e9n\u00e9tique.<\/p>\n
Ces concepts s\u2019appliquent-ils aussi \u00e0 l\u2019\u00e9volution des soci\u00e9t\u00e9s humaines? Normalement ces derni\u00e8res s\u2019auto-organisent \u00e0 la mani\u00e8re des transitions de phase continues. Y observe-t-on aussi l\u2019\u00e9quivalent des transitions abruptes? C\u2019est le cas toutes les fois qu\u2019une soci\u00e9t\u00e9 nouvelle s\u2019organise en utilisant un apport culturel. Cet apport joue alors le r\u00f4le d\u2019un germe. Venant d\u2019une soci\u00e9t\u00e9 plus ancienne, il cr\u00e9e un lien de filiation. Ainsi l\u2019empire romain s\u2019est form\u00e9 sur une base de culture grecque.<\/p>\n
C\u2019est le cas aussi d\u2019un pays colonis\u00e9. Le germe est alors impos\u00e9 par le peuple colonisateur. Il peut prendre la forme d\u2019une constitution. Clairement, une constitution n\u2019est pas un programme d\u2019organisation, seulement la forme que prend une partie de l\u2019organisation. L\u2019environnement y joue aussi un r\u00f4le important. On con\u00e7oit qu\u2019il en soit de m\u00eame du r\u00f4le de l\u2019ADN dans l\u2019organisation d\u2019un \u00eatre vivant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Le magazine \u00ab\u00a0Pour la science\u00a0\u00bb vient de sortir (novembre-d\u00e9cembre 2013) un dossier ayant pour titre: \u00ab\u00a0L\u2019h\u00e9r\u00e9dit\u00e9 sans g\u00e8nes\u00a0\u00bb. Il y a dix ans on consid\u00e9rait encore l\u2019ADN comme un programme informatique dictant les diff\u00e9rentes phases du d\u00e9veloppement de l\u2019embryon. Ce point de vue est en train de changer. Le ph\u00e9nom\u00e8ne de diff\u00e9rentiation cellulaire apparait de … Continuer la lecture de 56 – L\u2019h\u00e9r\u00e9dit\u00e9 sans g\u00e8nes<\/span>