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Vivant?

Timothée — 13 November 2006

On parle souvent, moi le premier, de monde vivant, sciences du vivant, … Qu’est-ce à dire? Peut-on espérer aboutir à une définition consensuelle de cette notion, ou devra t’on se contenter de termes, aux contenus parfois flous, ambigus, voire même complètement imprécis? Quels sont les apports de la biologie (litt. le Discours sur la Vie) sur cette épineuse question? Et même, la biologie suffit-elle pour apporter des éléments d’information?

Définition admise

Définir un organisme vivant comme un système complexe d’organes en interaction, stable, et en état d’homéostasie, relève de l’utopie. La notion même de vivant est tellement complexe qu’on s’est senti obligé de la contenir toute entière dans trois mots : Reproduction, Nutrition, Information autonomes. Trois termes pour répondre à la plus passionnante des questions, c’est peu. Trois mots pour réunir ensemble les levures, les bactéries, la faune sous-marine, l’homme, et tous les autres, ça parait dérisoire. Si on se penche un peu plus sur chaque point, force est de constater que pourtant, on finit par s’y retrouver.

Cette première partie est plus une présentation générale des concepts, qui servira de base à une série de réflexions dans les parties suivantes.

Reproduction

La reproduction comme caractéristique du vivant, c’est probablement ce qui posera le moins de problèmes à admettre. La reproduction est, globalement, le fait de former une descendance. Les modalités au sein du monde vivant (parlons-en) sont multiples. On connait, bien sûr, la reproduction sexuée, mais ce n’est qu’une des formes possibles.

Reproduction sexuée

La reproduction sexuée consiste a mélanger deux gamètes, globalement deux demi-cellules, pour créer un nouvel individu. La reproduction sexuée est une source importante de diversité génétique, qui permet au sein de la population considérée, un brassage des allèles[1]. Les formes de reproduction sexuée sont très variées, incluant aussi l’hermaphrodisme[2].

Reproduction asexuée

Le terme reproduction est rarement aussi adapté que quand on parle de reproduction asexuée. En effet, la reproduction asexuée (plus souvent appelée multiplication) consiste, non pas à mélanger deux demi-individus pour en créer un nouveau, mais bien à créer deux individus à partir d’un individu déjà existant. Il s’agit bien d’une re-production! La reproduction asexuée est courante dans le monde unicellulaire. Elle couvre aussi le phénomène de parthénogenèse, c’est à dire la multiplication à partir d’un gamète femelle, ou celui de gynogenèse (même phénomène, sauf que le gamète femelle doit être stimulé par un gamète mâle, sans rôle actif). Cette forme de reproduction cause moins de brassage génétique, mais est plus simple à mettre en oeuvre (de manière basique, nos cellules se divisent et se multiplient selon le même principe).

Une caractéristique du vivant?

On peut affirmer sans trop de risque que tout ce qui est aujourd’hui considéré comme vivant est engagé, à un moment ou à un autre, dans une activité de reproduction. Le vivant, au sens actuel du terme, est donc dans un processus actif d’auto-entretien. Ses fonctions reproductrices lui permettent de faire durer son espèce, ce qui est (en excluant toute intentionnalité) un but de l’individu en tant que membre d’une population.

Il est a noter que certaines espèces peuvent alterner au cours de leur vie les deux modes de reproduction. C’est le cas notamment de certaines espèces parasites. Je reviendrai sur le problème que me posent une certaine catégorie de parasites, les parasitoïdes, plus tard dans cet article.

Nutrition

Note : Pour ceux qui sont intéressés par la bioénergétique, je ne peux que conseiller la lecture des chapitres 6.37 et 7.41 de Biology[3]. Pour les plus assidus, les chapitres 2.2 et 2.6 valent aussi le détour.

Production d’énergie

Pour être vraiment précis, il ne faudrait pas parler de la nutrition comme étant une caractéristique du vivant. La nutrition est un moyen vers un but fondamental, celui qui régit l’ensemble du monde vivant, du mouvement des cils bactériens jusqu’au choix des proies d’un prédateur : l’énergie. L’énergie est une des choses qui donne au monde vivant tel qu’il est défini actuellement une certaine cohésion. Je parle bien évidemment d’énergie biochimique (principalement via la molécule énergétique : l’ATP).

L’énergie chimique est indispensable au fonctionnement de la matière organique. De notre réserve énergétique dépendent toutes les réactions enzymatiques, nos fonctions sensori-motrices, notre biosynthèse, etc… Les modalités utilisées pour acquérir cette énergie sont aussi diverses que le vivant lui même. On pourra retenir l’alimentation des animaux, la nutrition particulière des plantes, le recours à la photosynthèse, la chimio-litotrophie[4] de certaines bactéries, …

Métabolisme

Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques se déroulant dans un individu pour assurer ses fonctions biologiques[5]. La nutrition, donc le fait de prélever des substances métabolisables dans son environnement, est un des moyens d’alimenter le métabolisme. Le métabolisme consomme et produit de l’énergie, et c’est en cela que je place la recherche d’énergie avant lui, par ordre de priorité, dans les caractéristiques du vivant.

Le métabolisme est une notion très générale, conque pour englober l’ensemble des réactions biochimiques. On trouvera, pelle-mêle, la synthèse des protéines, les opérations subies par les différents acides nucléiques, la gestion des molécules présentes dans les membranes des cellules, …

Une caractéristique du vivant?

Parler de nutrition comme nous le faisons actuellement implique un regard anthropomorphique. En effet, parler de nutrition fait référence aux nutriments, ce qui implique de posséder un système digestif. Or, sur le plan évolutif, le système digestif n’est pas si répandu que ça (les bactéries n’en ont pas, et elles représentent pourtant 10 à 30% de l’apport de biomasse, d’après les chiffres de Ducklow & Carlson, en 1992, rapportés par Jean-Paul Torreton, de l’IRD).

Certains organismes vivants n’ont pas de nutrition à proprement parler, mais prélèvent dans leur milieu différentes molécules, pour alimenter leur métabolisme. L’énergie, qui est à la base de tout processus biologique, me parait être infiniment plus importante, en englober bien plus de notions, que la simple nutrition. Ceci dit, le terme est simple, et c’est peut-être pour cela qu’il a été retenu.

Information

Un aspect fondamental

La caractéristique unique, universelle et essentielle des êtres vivants est la possibilité de conserver la structure chimique (ADN) au sein de laquelle est écrit le code génétique[6]

L’information est pour moi l’aspect le plus fondamental en matière de vivant. L’aspect informatif fait partie des trois premières transitions majeures de l’évolution, telles que définies par John Maynard-Smith et Eörs Szathmàry[7]. Depuis les découvertes de Mendel ayant démontré l’hérédité particulaire[8], on sait que ce qui conditionne nos caractères (phénotype) est une information porté par une molécule, l’ADN. Cette molécule est retrouvée de manière conservée chez tous les êtres vivants, de même que l’ensemble des mécanismes liés à la transmission de l’information[9]. De fait, la possession d’une information transmissible est un critère restrictif pour l’entrée au club du vivant.

Continuité et variabilité

La transmission de l’information pendant la reproduction est un aspect essentiel du vivant (d’un point de vue évolutif, transmettre une information génétique via la reproduction est plus important que de créer un nouvel individu). Cette transmission obéit à des modalités complexes de brassage, réarrangement, qu’il n’est pas nécessaire de développer ici. Ce qu’il faut retenir, c’est qu’outre le fait que la transmission joue un rôle dans la continuité de l’espèce, elle va à certaines occasions entrainer une importante variabilité (mutation, translocations, …). Cette variabilité, si elle n’est pas une caractéristique du vivant, n’en est pas moins une de ses propriétés principales.

Remarquons aussi le terme d’acide nucléique. Voila un terme d’un eucaryotocentrisme imparable. N’oublions pas que les bactéries n’ont pas de noyau!

Autonomie

Last but not least

Ceux qui ont eu l’idée de définir le vivant en trois terme ont pris soin de leur accoler une dernière condition, qui est loin d’être superflue. Il s’agit de l’autonomie des processus décrits juste avant. En suivant cette logique, un organisme incapable de se reproduire, ou de s’alimenter sans intervention extérieure, n’est pas vivant, ou du moins n’appartient pas à cette classification du vivant. Finalement, plus que de faire coller des mots à la réalité, on a inventé une réalité qui rentre dans la terminologie.

Evidement, ce n’est pas sans poser plusieurs sérieux problèmes. Certes, sur une majorité d’organismes, tout est parfaitement clair, et les trois conditions sont pleinement respectées. Mais pour d’autres, il faut nuancer cette définition. Quand l’opinion de quelques-uns est devenue celle de tout le monde, doit-on penser qu’ils avaient vu juste avant les autres, ou qu’ils ont réussi à propager l’erreur[10]? Sans vouloir parler d’erreur, disons simplement qu’une définition aussi générale ne peut pas coller à la réalité, et qu’il existe des cas problématiques, voire même polémiques.

Limites de cette définition

La science déclare haut et fort qu’elle ne peut donner de réponse à toutes les questions et qu’elle ne le pourra jamais[11]

Cette définition du vivant est imparfaite. Pour la synthétiser en une phrase, il s’agirait, pour être vivant, de pouvoir accomplir seul les différents évènements biologiques. C’est d’une affreuse récursivité! Différents problèmes se posent à nous, soit naturels, soit amenés par l’avènement des biotechnologies.

Les Virus

Petite introduction

Il n’y a probablement rien de plus difficile à placer dans ou hors du monde vivant qu’un virus. Qu’est-ce qu’un virus? Un assemblage de molécules organiques (des protéines de capside[12], et une information génétique sous forme d’acides nucléiques. Pour assurer sa réplication, le virus a besoin d’une cellule hôte (c’est une forme extrême de parasitisme). Dès qu’il ont réussi a entrer dans la cellule hôte, les virus peuvent se multiplier, se reproduire, et transmettre leur information à leur descendance (et parfois même à leur hôte).

Nutrition des virus

Probablement le titre le plus original que je puisse trouver, dans la mesure ou les virus ne se nourrissent pas, et sont relativement peu inquiétés par leur consommation d’énergie. En effet, ils utilisent les ressources de leur hôte. Soit pour faire fonctionner leur propre machinerie cellulaire (le plus souvent, une certaine forme de polymérase à ARN), soit en attendant que la machinerie cellulaire de leur hôte fasse le travail à leur place. De fait, les virus n’ont pas de besoin nutritionnel. Etant des structures réduites à l’essentiel, ils n’ont de toute façon pas d’espace sur leur génome à consacrer à la nutrition[13].

Information et reproduction des virus

Les virus possèdent leur propre génome. Il en existe plusieurs types (polarité, type d’acide nucléique, nombre de brins, …), et donc autant de modalités de transmission de l’information possibles. La diversité des stratégies réplicatives du monde viral est vraiment impressionnante.

Les virus sont capables d’intégrer leur information génétique au génome de leur hôte. Cette information est traitée comme celle de l’hôte, et une progénie virale est formée. L’information et la reproduction sont très intimement liées chez les virus.

Autonomie?

J’ai commencé par dire qu’il était difficile de classer les virus parmi le monde vivant. Ils ne montrent pas de reproduction, mais sont malgré tout dépendants de l’énergie (ce qui me semble être un point plus important). Ils peuvent transmettre leur information et se reproduire, mais ne le font pas de manière autonome. Quoiqu’on note différents degrés dans la non-autonomie : certains virus portent avec eux des enzymes de traitement des acides nucléiques qui leur sont indispensables.

Le virus de base est donc capable de subir tous les évènements du vivant, mais de manière non-autonome.

Les parasitoïdes

Note : Ceux qui sont intéressés par les parasitoïdes pourront se reporter au chapitre 1.II.IV du très bon Le Parasitisme : une équilibre dynamique[14], ou aux nombreuses entrées les concernant dans l’incontournable (mais moins accessible) Interactions Durables : Ecologie et évolution du parasitisme[15].

Qu’est-ce qu’un parasitoïde?

On appelle parasitoïdes[16] une classe particulière d’insectes, qui sont caractérisés par leur mode de ponte. Tout le monde est d’accord pour dire qu’au vu des critéres que j’ai présenté, il n’y a pas plus vivant qu’un insecte. Attendez que je vous explique…

Les parasitoïdes (principalement des Hyménoptères et de Diptères), pour pondre, sont obligés de déposer leurs oeufs dans un hôte. Cet hôte est en général une larve d’arthropode[17]. Les ichneumons sont des parasitoïdes particulièrement impressionnants (je vous conseille vivement de prendre un peu de temps pour lire le billet chez Jean-Sebastien Bouchard, les photos font partie des plus belles que j’ai pu voire en matière d’insectes, et le texte qui les accompagne est extrêmement précis).

Nutrition et information des parasitoïdes

Comme tout espèce d’insecte, les parasitoïdes ont une nutrition normale, et une transmission de l’information génétique d’une banalité sidérante (sauf erreur de ma part). Ils sont, sur ces deux points, complètement autonomes. A priori, même, rien ne les distingue des autres insectes. Rien sauf, évidemment, leur mode de reproduction.

Reproduction des parasitoïdes : la définition poussée dans ses retranchements

Les parasitoïdes sont incapables de reproduction autonome. Un parasitoïde qui ne trouve pas d’hôte pour la ponte ne peut pas générer de descendance. De fait, il ne rentre pas dans les critères énoncés ci-avant! Voila le risque d’accepter un modèle trop global : on a tendance à générer des faux négatifs.

La reproduction des parasitoïdes joue pourtant un rôle essentiel dans la régulation des écosystèmes. Etant donné qu’ils tuent leurs hôtes, ils régulent l’expansion des populations d’arthropodes. Quand une espèce se développe beaucoup, il y a un grand nombre d’hôtes disponibles, donc la population de parasitoïdes augmente, ce qui exerce une pression sur la population d’hôtes, la faisant diminuer. De fait, la population de parasitoïdes diminuera aussi, entraînant une ré augmentation du nombre d’hôtes, etc etc[18].

Cette définition du vivant nous conduit à exclure du monde vivant un type d’insectes qui joue pourtant un rôle majeur dans la régulation des populations[19]!

Considérations générales sur les parasites

Les parasites posent un problème au vu de cette définition. Le parasite finit par être à mes yeux plus un concept qu’un type d’individus. En effet, certains vont jusqu’à considérer les éléments transposables des génomes comme des parasites. Or, si on doit reconnaitre qu’une séquence d’acide nucléique est propre au vivant, la considérer comme vivante demande une extrapolation supérieure à celles que je m’octroie en général.

Sous la notion de parasite, un grand nombre de phénomènes sont regroupés : la tique, le Plasmodium, mais aussi les virus et les éléments transposables. On tombe rapidement dans un domaine qui est proche de l’épistémologie. Traduire : un débat passionnant, mais qui n’est pas tout à fait le thème de cet article.

Les Cellules souches Embryonnaires

Autonomie?

La seule chose dont je sois vraiment sûr, c’est que nous sommes de la même étoffe que les autres bêtes ; et si nous avons une âme immortelle, il faut qu’il y en ait une aussi dans les infusoires qui habitent le rectum des grenouilles[20]

Les cellules souches sont-elles humaines? Sont-elles vivantes? Au dela de la controverse religieuse, quasi mystique (en bon athée que je suis, je n’ai pas pu m’empêcher cette petite digression, notez), la biologie peut-elle apporter des arguments?

Je ne vais évidemment pas débattre pendant des pages et des pages du fait que les cellules souches embryonnaires soient dotées d’une âme immortelle, d’un potentiel d’humanité, etc etc… En revanche, le cas des cellules souches embryonnaires nous apporte un éclairage intéressant sur cette définition du vivant.

La cellule souche embryonnaire n’est pas capable de vie autonome. Pour rester dans le parasitisme, il faut savoir que l’embryon, jusqu’à la naissance, se comporte en commensale de la mère. Qu’il soit la ou non ne change rien pour la mère, mais lui en revanche est incapable de vivre si il est séparé. La cellule souche, de la même manière, fonctionne en organisme non autonome.

La plus flagrante faille de la définition est probablement mise en lumière par ce fait : elle ne s’applique qu’à des organismes ayant atteint leur maturité.

Penser hors de la définition

Futilité de la réflexion?

Aboutir à une définition claire du vivant ne semble pas être un impératif absolu. Ce ne sera probablement pas une découverte capitale au niveau scientifique. Je me place plus dans une optique de jeu d’esprit qu’autre chose, tant le sujet est complexe pour nous pauvres esprits.

Mais est-ce vraiment une réflexion futile? J’ai du mal a le croire. Aboutir a une définition claire et consensuelle (c’est un voeu pieu : on n’aboutit à rien de consensuel dans une microsociété qui a érigé le doute en mode de vie :-) ) permettrait de clarifier certains points d’éthique. Avouons le, hors du domaine de la réflexion sur les savoirs, la définition n’aura que peu d’impact.

Vers une autre définition

Une définition inconcevable?

autoconservation, autoreproduction, autorégulation, disait Joel de Rosnay[21]. Je ne trouve rien de plus à cette définition. L’autoconservation peut-être définie comme l’instinct de survie. Ce qui est vrai en règle générale, mais que de nombreux exemples viennent démentir (exemple : les baleines ne cherchent pas à sauver leur vie quand celle de leur descendance est menacée). L’autoreproduction est une combinaison d’autonome et de reproduction, point qui a été abondamment discuté.

L’autorégulation est à mon sens un élément plus probant. Tout phénomène vivant est fortement régulé, et des dérégulations sont susceptibles d’entrainer la mort. Par exemple, les maladies métaboliques, les cancers, …

On pourrait choisir une combinatoire quasi infinie de série de trois termes, qui tous conviendraient à peu près, mais excluraient au hasard quelques espèces, qui vivent selon des modalités particulières. Oui mais, aucune de ces combinaisons ne serait une définition parfaite.

Conscience : la grande oubliée

Une notion dont j’ai rarement entendu parler en matière de définition du vivant est celle de conscience. Conscience de son milieu (conscience environnementale), conscience de son état (maintien de son homéostasie, d’où autorégulation), sont des propriétés largement répandues dans le vivant. La conscience peut être résumée, grossièrement, par la capacité à réagir aux modifications, internes ou externes.

Et pourtant, en biologie, on parlera souvent de conscience! Les bactéries réagissent à la température de leur milieu (via les protéines de choc thermique), notre organisme réagit à la présence d’antigènes, on parle de conscience immunitaire, les plantes réagissent aux contacts physiques (regardez les feuilles de mimosa se replier)… On peut trouver une infinité d’autres exemples de phénomènes conscients, tous quasi-spécifiques du vivant (comment peut-on être quasi spécifique d’une notion qui n’existe que parce qu’elle a été définie de manière récursive ?).

En guise de conclusion

Nous voila face à un intéressant paradoxe : soit on utilise peu de termes, au risque d’inclure dans notre vivant néoformé des objets qui n’ont rien à y faire (par exemple : ces ADN parasites). Soit on s’emploie à mettre au point une définition beaucoup plus longue et spécifique, au risque d’exclure les ichneumons, par exemple…

Soit on continue a regarder le vivant avec ses grands yeux de môme, en se disant qu’on ne sait pas à quoi ça correspond, mais après tout peu importe…

Devinez ce que j’ai choisi…

Notes

[1] différentes versions d’un gène

[2] le même individu est mâle et femelle, soit simultanément (Hermaphrodisme simultané), soit successivement (Hermaphrodisme séquentiel)

[3] Biology, par Campbell & Reece, trad. Fr. par Mathieu, paru chez De Boeck, ISBN 2-8041-4478-X

[4] mécanisme consistant à utiliser de la matière dite minérale pour produire de la matière organique. Les chimio-litotrophes sont des producteurs primaires.

[5] définition très superficielle

[6] Jacques Monod, in Pour une éthique de la connaissance

[7] The Origins of Life: From the Birth of Life to the Origin of Language, par Maynard Smith, J. & Szathmary, E., paru chez Oxford University Press, ISBN 0-1928-6209-X

[8] L’information génétique, qui n’était pas nommée de cette manière à l’époque, est localisée sur des particules, en fait l’ADN. Cette théorie s’opposait à la théorie dominante à l’époque de Mendel, dite théorie de l’hérédité par mélange, qui voulait que la descendance soit un mélange des deux parents.

[9] pour les puristes, quelques différences existent au niveau des correspondances ARN/ARNt/acide aminé, mais elles restent de l’ordre de l’épiphénomène (limitées à quelques espèces, ainsi qu’aux mitochondries

[10] Jean Rostand, in Inquiétudes d’un biologiste

[11] Albert Jacquard, in Le souci des pauvres

[12] la coque du virus

[13] certains types de virus s’en sortent avec deux types de gènes : rep, pour répliquer l’information génétique, et cap, pour former la capside. On atteint le degré maximum de compaction envisageable!

[14] Le Parasitisme : Un équilibre dynamique, par Cassier, Brugerolle, Combes, Grain & Raibaut, paru chez Masson, ISBN 2-223-82920-9

[15] Interactions Durables : Ecologie et évolution du parasitisme, par Claude Combes, paru chez MASSON, ISBN 2225-84800-9

[16] ou insectes entomophages, litt. qui mangent des insectes

[17] exemple d’arthropodes : les arachnides, les insectes, … voire la fiche ToLweb

[18] un mécanisme de ce type fait prendre tout son sens à une expression comme équilibre dynamique

[19] cette considération est vraie selon le poids qu’on donne au terme autonome de la définition, bien entendu. Il s’appuie cependant sur un des mes postulats en matière d’argumentation : l’exemple n’a aucune valeur, là ou le contre exemple est tout puissant.

[20] Jean Rostand, in Pensées d’un biologiste

[21] in L’aventure du vivant


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Une réaction à “Vivant?”

  1. Kilik2049 nous a dit:
    26 April 2007 à 11:18 am

    merci le doc pour cet article, sa m’aide énormement pour un exposé de SVT!!

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