Le déclin des disciplines traditionnelles
Et la biodiversité ?
Les systèmes complexes
En guise de conclusion
Les divers niveaux d'intégration des processus biologiques doivent faire l'objet d'analyses spécifiques et simultanées. Le triomphe de la biologie moléculaire a eu tendance à faire oublier cette vérité première. La réhabilitation de la biodiversité sous tous ses aspects devrait permettre de rétablir un équilibre raisonnable.
La recherche devient de plus en plus onéreuse. Les scientifiques passent
une part notable de leur temps à dénicher de nouvelles ressources
et l'organisation en groupes de pression, les « lobbies » si typiques
de la société américaine, se généralise.
Quelques recettes pour être efficace : voir grand, parfois grandiose,
faire peur ou, au contraire, promettre monts et merveilles rapidement. Comme
grands thèmes récents, citons le séquençage du
génome humain, la thérapie génique, les changements
climatiques, la station orbitale. Cancer et SIDA restent des valeurs
sûres.
Parmi les grands projets développés par les physiciens et le
monde médical un mot anachronique s'est récemment glissé
: biodiversité. Ses partisans se sont plus ou moins organisés,
jouant à la fois de la peur et des promesses : destruction de la
biosphère, de l'environnement, des espèces vivantes ; innombrables
découvertes possibles, utiles et rentables.
L'accent placé sur la biodiversité peut surprendre. Beaucoup
n'y voient qu'une résurgence de domaines d'étude
périmés : zoologie, botanique, systématique, histoire
naturelle. Pour les tenants exclusifs des disciplines dures, biochimie, biologie
moléculaire et cellulaire, pour le monde médical, passé
l'effet d'annonce, la mode s'évanouira. Tout rentrera dans l'ordre.
La recherche biologique restera concentrée sur un petit nombre
d'espèces et les niveaux supérieurs d'intégration seront,
au mieux, marginaux.
Cette tribune voudrait expliquer pourquoi malgré quelques aspects
désuets (la protection du charançon dans la canopée
de la forêt amazonienne) le programme biodiversité représente
une voie d'avenir et une révolution conceptuelle dans les sciences
du vivant.
Toute démarche scientifique vise, à partir d'observations diverses
et hétérogènes, à trouver des règles
générales, si possible simples ; c'est ce qui fit le succès
de la physique et de la chimie. Lorsque le code génétique a
été découvert, mathématiciens et physiciens ont
commencé à prendre la biologie au sérieux. L'enthousiasme
d'alors est bien résumé par le célèbre «
ce qui est vrai pour la bactérie est vrai pour l'éléphant
» de Jacques Monod. Phrase immédiatement dévoyée
par les réductionnistes en : « inutile d'étudier
l’éléphant, limitons-nous à la biologie
moléculaire ».
Ayant découvert le « secret de la vie », les biologistes
se sont vite, cependant, aperçus que ce qui était vrai pour
l'éléphant ne l'était pas nécessairement pour
la bactérie. Mais l'idée prévalut que le progrès
des connaissances viendrait seulement d'une approche génétique
analytique. Or les génomes sont énormes et il n'était
possible d'en étudier qu'un petit nombre. Au début des années
80, il semblait que la biologie moderne devait se concentrer sur quelques
espèces : le colibacille, la levure, la drosophile, la souris, l'homme
et Caenorhabditis ; dans le règne végétal, Arabidopsis
et quelques plantes cultivées. Cette doctrine triomphante, étude
de quelques modèles, recherche de mutants et analyse de leur fonction,
a conduit au déclin des disciplines plus traditionnelles : anatomie,
biologie comparée, physiologie animale, physiologie végétale,
physiologie des invertébrés, écologie, systématique.
Les techniques disponibles se diversifient, se perfectionnent sans cesse
; il est ainsi devenu beaucoup plus facile d'identifier, de cloner, de
séquencer un gène ou une région chromosomique. Nous
disposons d'une diversité de marqueurs qui facilitent
l'établissement des cartes génétiques. II aura suffi
de quelques années pour réaliser une carte du génome
humain. Les cartes de plusieurs espèces d'animaux domestiques sont
très avancées. Au niveau physicochimique, la miniaturisation
des méthodes permet des analyses sur des quantités infimes
de matière. On peut de mieux en mieux comprendre la conformation spatiale
des macromolécules et leurs interactions. Le développement
des ordinateurs permet de son côté de gérer d'énormes
banques de données et de simuler des situations complexes inaccessibles
à l'analyse directe. En bref, il devient possible d'étudier
efficacement des problèmes de plus en plus complexes, sur des
modèles de plus en plus variés.
L'évolution biologique a produit, à partir d'une base commune,
une extraordinaire diversité de formes. L’approche purement
descriptive est achevée dans ses grandes lignes. Peut-on aller plus
loin dans l'analyse scientifique de la biodiversité ? Certainement,
à condition d'approfondir le comment et de s'interroger sur le pourquoi.
Ce que nous observons est le résultat d'un long processus évolutif
de mieux en mieux compris dans ses modalités et ses mécanismes.
La théorie synthétique de l'évolution s'impose partout,
elle seule permet de dégager des règles générales
et d'interpréter ce que nous observons. Tout ne s'explique pas encore,
mais les idées se précisent, les concepts s'affinent. Ignorer
ce corpus logique et interprétatif n'est plus possible en biologie.
La biodiversité est analysée dans les populations naturelles,
les communautés écologiques, les écosystèmes.
La biologie moléculaire a permis de connaître les parentés
entre espèces et d'établir les phylogénies. Elle a
révélé un extraordinaire polymorphisme des populations
naturelles. L'outil génétique fournit des marqueurs précieux
pour analyser la structure des populations dans l'espace et le temps. L'approche
moléculaire est en revanche d'un moindre secours lorsqu'il s'agit
de comprendre l'évolution des stratégies de vie. Les gènes
responsables de la taille d'un organisme ou de la précocité
de sa reproduction ne sont pas connus. Existent-ils seulement ?
L'étude des communautés implique de comprendre les
caractéristiques morphologiques, physiologiques et comportementales
de chaque espèce, caractéristiques définies au niveau
des phénotypes mais qui ne se ramènent pas à une analyse
génétique simple. Enfin, au niveau des écosystèmes,
les interactions sont encore plus nombreuses et complexes. On peut oublier
que les espèces possèdent des génomes. Notons cependant
que nombre d'écosystèmes (prairies, forêts) sont des
communautés végétales. La théorie de
l'évolution nous conduit à nous interroger sur le pourquoi
des arbres et des herbes.
Le message est clair : les extraordinaires simplifications qui furent possibles
grâce à l'analyse génétique ne sont plus à
espérer dans les recherches biologiques futures. II faut s'accommoder
de diversité, de complexité et de convergence, tout en se servant
des acquis.
A partir de bases simples, les processus biologiques ont produit des
systèmes extraordinairement compliqués. On découvre
la complexité des interactions possibles entre macromolécules,
la complexité des fonctions cellulaires, avec ses compartiments distincts
et interactifs. Au niveau de l'organisme, la complexité change encore
d'échelle : développement et homéostasie sont assurés
par des interactions et des compensations sans cesse modifiées. Le
fonctionnement du système nerveux, en particulier celui du cerveau
humain, correspond à un niveau de complexité extrême
et constitue un redoutable défi scientifique. Son programme de
développement est certes inscrit quelque part dans le génome.
Mais l'évolution a produit un système très sensible
à son environnement et remarquablement plastique. La plasticité
phénotypique constitue une propriété générale
des êtres vivants et ses bases génétiques (les normes
de réactions) commencent à être analysées dans
quelques cas simples. Mais il y a peu de chance pour que, dans le cas du
cerveau humain, l’analyse débouche un jour sur un petit nombre
de gènes majeurs.
Les niveaux successifs d'intégration des processus biologiques
(molécules, cellules, organismes, populations et écosystèmes)
font apparaître des propriétés émergentes qui
ne se déduisent pas des propriétés des niveaux
inférieurs. Rappelons que c'est au niveau des populations que s'exerce
la sélection naturelle, moteur essentiel de l'évolution, et
que s'est organisée la biodiversité. Si les propriétés
émergentes ne sont guère prévisibles, elles n'en sont
pas moins fondées sur les caractéristiques des niveaux
inférieurs et programmées par les génomes. Cette
nécessaire intégration des recherches biologiques pourrait
nous faire craindre que l'extraordinaire complexité de la vie sur
terre ne soit jamais accessible à une analyse efficace. Heureusement,
il n'en est rien. Chaque fois que l'on franchit un niveau, de grandes
simplifications sont possibles. II n'est pas nécessaire de connaître
toutes les molécules d'une cellule pour faire de la biologie cellulaire
ni tous les brins d'herbe d'une prairie pour faire de l'écologie.
Une conclusion s'impose : les divers niveaux d'intégration des processus
biologiques doivent faire l'objet d'analyses spécifiques et
simultanées. Le triomphe de la biologie moléculaire et de certains
lobbies réductionnistes ont eu tendance à faire oublier cette
vérité première. La réhabilitation de la
biodiversité sous tous ses aspects devrait permettre de rétablir
un équilibre raisonnable. II faut cependant accepter les convergences
et ne pas vouloir à tout prix des homologies et des identités.
Ainsi, il y a beaucoup de ressemblances dans les modalités de reproduction
des drosophiles et des souris. L’existence de phénotypes mâles
et femelles est certainement une contrainte de l'évolution. Mais,
au niveau génétique, les mécanismes qui déterminent
ces phénotypes chez les Insectes et les Mammifères, sont
radicalement différents.
Les biologistes ont en définitive de très bonnes raisons
d'être optimistes et pessimistes. Optimistes parce que les
découvertes du XXe siècle ouvrent de vastes champs de recherche.
Les systèmes complexes ne nous font plus peur. Les convergences doivent
être acceptées et analysées. Pessimistes, parce que l'ampleur
même des possibilités impose et imposera toujours des choix
et des limites. II ne sera pas possible de faire tout ce qui serait
scientifiquement justifié. Souhaitons que les choix nécessaires
procèdent d'une analyse concertée et raisonnée des
scientifiques eux-mêmes et échappent aux lobbies et aux pressions
politiques.
[R] Ce texte avait été donné comme « Tribune libre » par l’auteur à la Lette Bio du CNRS d’avril 1996 et repris avec l’aimable autorisation de la revue.