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Article
De nouvelles méthodes en biologie
par
Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin
(17/01/05)
|
Dans
notre numéro précédent, nous avions présenté
(Un nouveau paradigme en biologie, l'auto-évolution
http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2004/60/autoevolution.htm)
quelques-unes des hypothèses actuelles visant à
relativiser le concept néo-darwinien d'évolution.
Celle-ci ne résulterait pas seulement de mutations
au hasard se produisant au niveau des portions codantes du
génome (les gènes) mais pourrait provenir aussi
d'autres facteurs agissant tout au long de la vie des individus,
sur l'ensemble de l'ADN et sur divers autres processus de
la physiologie cellulaire. On pourrait alors parler d'une
auto-évolution, le terme signifiant que les individus
peuvent s'adapter en continu aux variations de leur environnement
et par conséquent transmettre de différentes
façons à leurs descendants ce que l'on désignerait
dans le vocabulaire Lamarckien par des caractères acquis.
Nous avions conclu cet article en rappelant l'urgente nécessité
de proposer, comme le fait le physiologiste et mathématicien
Gilbert Chauvet(1) de nouveaux modèles
permettant de simuler le fonctionnement du vivant.
Ce besoin est ressenti de toutes parts aujourd'hui, comme
le montre un dossier publié dans le même temps
par Science et Vie (n° 1047 de décembre
2004, p. 52) sous la direction de Hervé Poirier, et
dont nous venons de prendre connaissance. Les rédacteurs
rappellent que le modèle simpliste sur le développement,
proposé par la biologie moléculaire il y a bientôt
50 ans : un gène > un ARN > une protéine
> une fonction n'a plus cours. Certains biologistes
et surtout des chercheurs issus d'autres disciplines proposent
maintenant de nombreuses hypothèses originales permettant
de commencer à éclairer les processus de l'embryogenèse
et de la phylogenèse, dont la complexité continue
à défier l'analyse.
Le dossier donne quelques exemples de ces nouvelles directions
de recherche. Résumons celles-ci rapidement, en fournissant
quelques références complémentaires,
pour ceux de nos lecteurs qui ne se seraient pas procuré
le numéro précité de Science et Vie
:
* Construire
les réseaux schématisant les relations croisées
s'établissant entre les protéines produites
par les gènes
On peut représenter par des graphes l'action d'une
molécule donnée sur une ou plusieurs cibles.
Les réseaux construits en rassemblant de cette façon
les données expérimentales déjà
disponibles présentent une topologie comparable à
celles de nombreux autres réseaux complexes, par exemple
Internet ou les réseaux de relations dans les sociétés
animales ou humaines. On obtient de « petits mondes
» (small worlds) très comparables, avec
généralement trois degrés seulement de
séparation entre nœuds (deux molécules
choisies au hasard dans ce réseau ont de fortes chances
d'être reliées par un chemin de moins de trois
réactions). Cette ressemblance entre les réseaux
non-biologiques et les réseaux d'interactions entre
gènes et protéines permet d'appliquer à
l'étude de ces derniers les enseignements obtenus par
les ingénieurs dans la gestion des réseaux physiques
(optimisation des modalités de modularité et
de stabilisation structurelle, par exemple)(2).
Sources
citées
François
Képès, Génopole d'Evry Page personnelle
http://stat.genopole.cnrs.fr/~kepes/
François Képès est, avec Frédéric
Dardel, l'auteur d'un ouvrage de référence:
Bioinformatique, génomique et post génomique,
Editions de l'Ecole Polytechnique, 2002.
Albert-Lazlo Barabasi Université Notre Dame dans l'Indiana
http://www.nd.edu/.
Il est notamment l'auteur de l'ouvrage Linked:
How Everything Is Connected to Everything Else and What It
Means", Plume; Reissue edition (April 29,
2003) [édition hardcover le sous titre "The New
Science of Networks"
Uri
Alon, Institut Weismann Israël Home page http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/
Vincent
Hakim http://www.lps.ens.fr/~hakim/
et Paul François, Laboratoire de physique statistique
de l'ENS.
** Faire
appel aux « algèbres de processus »
Il s'agit de langages informatiques permettant à
des ordinateurs distribués de coopérer dans
la résolution de gros calculs ou de recherche documentaire
sur le web. Il s'agirait d'analyser avec de
telles algèbres les modèles et hypothèses
formulés par des biologistes pour formaliser les
interactions entre entités distribuées, agissant
sans coordination centrale, telles qu'ils peuvent
les identifier dans les réseaux d'interaction
entre protéines. On pourrait alors faire apparaître
des fonctions encore non détectées.
Sources citées
Aviv Reges, Institut Weismann, Israël. Voir le The
BioSPI Project Home Page http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~biospi/
Vincent Danos et al. , Laboratoire Preuves, Programmes et
Systèmes , Université de Jussieu, Paris. Voir
http://www.logique.jussieu.fr/www.danos/
***
Faire appel à la dynamique plutôt qu'à
la structure pour expliquer le développement des systèmes
vivants
La dynamique introduit le temps et aussi le hasard. La thermodynamique
permet de retrouver des processus d'économie
d'énergie en œuvre de façon identique
dans la genèse des systèmes physiques et dans
celles des systèmes vivants. Plus généralement
une morphogenèse de type constructale (c'est
nous qui ajoutons cette observation) pourrait être
développée au profit à la fois de la
vie biologique et de la vie artificielle.
Sources citées
James Ferrell, Stanford. Voir notamment ses travaux sur la
maturation des oeufs de grenouille. Home page http://www.stanford.edu/group/ferrelllab/
Bertrand Laforge, physicien des particules. Université
Pierre et Marie Curie. Site http://www.criticalsecret.com/laforge/
Michaël Deem, Université Rice, auteur de travaux
sur le vaccin contre la grippe. Groupe de recherches
http://www.mwdeem.rice.edu/
Notes
(1)
Auteur de plusieurs ouvrages, dont "La
vie dans la matière - Le rôle de l'espace en
biologie" (voir notre article,
ainsi que notre interview),
Gilbert Chauvet publiera courant 2005 l'ouvrage "Un principe
général d'organisation du vivant - L'évolution
vers la conscience" aux éditions Vuibert (Collection
Automates Intelligents)
(2) Nous avions signalé dans une
brève de la rubrique Actualité de notre numéro
précédent, que cette même méthode
venait d'être appliquée pour mieux comprendre
les interactions entre neurones dans le cerveau vivant, telles
que mises en évidence par l'imagerie fonctionnelle
(voir Etonnante convergence interne entre le cerveau humain
et le réseau Internet, http://www.automatesintelligents.com/actu/050131_actu.html#actu3).
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