Kupiec, Copernic en biologie ?

Jeudi dernier, dernière conférence d’un séminaire organisé à l’Ecole Normale Sup (« Un univers de variables cachées ? La question des (in)déterminismes en sciences »), au centre Cavaillés, celle de Jean-Jacques Kupiec, biologiste, sur l’ontophylogenèse. Je suis tombé là-dessus par hasard et par Google, à cause notamment du fil sur la définition de la vie.

 

C’est ainsi annoncé :

 

*** Jeudi 3 juin 2010

Ontophylogenèse Jean-Jacques Kupiec (biologiste, Centre Cavaillès)

 

L’évolution des espèces (phylogenèse) et le développement des organismes individuels (ontogenèse) sont considérés comme deux phénomènes distincts. La biologie repose sur cette ontologie qui pose l’espèce et l’individu comme réels et coextensifs, l’espèce étant une collection d’individus identiques. Dans sa version moderne cette ontologie s’appuie sur la théorie du programme génétique : une espèce est une collection d’individus possédant le même programme génétique et l’évolution des espèces est le résultat des mutations qui affectent leurs programmes (théorie synthétique de l’évolution). Cette conception est aujourd’hui invalidée par les données expérimentales. En effet, la théorie du programme génétique repose sur l’idée que les interactions des molécules biologiques sont spécifiques. Au contraire, des données récentes montrent que les protéines manquent de spécificité. Elles peuvent interagir avec de nombreux partenaires moléculaires. En conséquence, les interactions moléculaires sont intrinsèquement stochastiques et il est par ailleurs aussi démontré que l’expression des gènes est probabiliste. Cela contredit la théorie du programme génétique à sa racine, jusqu’à l’ontologie qui la soutient. La prise en considération de ce manque de spécificité des protéines et du caractère intrinsèquement probabiliste des interactions entre molécules biologiques débouche sur une nouvelle conception. La sélection naturelle agit non seulement dans la phylogenèse mais aussi l’ontogenèse. Celle-ci, au lieu d’être un processus déterministe dans lequel l’information génétique circule uniquement des gènes vers le phénotype (l’organisme individuel), est au contraire probabiliste et duale : les gènes fournissent les protéines, mais leurs interactions probabilistes sont triées par les contraintes sélectives produites par les structures cellulaires (et multicellulaires), qui sont elles mêmes soumises à la sélection naturelle. Au final, cette conception débouche sur une nouvelle ontologie : il n’existe qu’un seul phénomène d’/ontophylogenèse/ expliqué par la seule théorie de sélection naturelle agissant en même temps sur l’ontogenèse et la phylogenèse.

 

J.-J. Kupiec, L’origine des individus, Fayard, 2008. (Trad. angl. The Origin of Individuals, World Scientific, 2009).

 

Sous la direction de J.-J. Kupiec, O. Gandrillon, M. Morange, M. Silberstein, Le hasard au cœur de la cellule, Syllepse, 2009.

 

J’avais lu il y a quelque temps son bouquin, l’origine des individus. Je décide d’aller écouter ça. Nous étions une dizaine, dans une petite salle de la rue d’Ulm. Pour deux heures d’une présentation/discussion sur ce qui pourrait bien être les débuts d’une révolution copernicienne dans la biologie.

 

Bon, c’est vraiment passionnant. Ce qui commence à être avéré expérimentalement aujourd’hui, c’est que l’expression des gènes est stochastique. Les anglo-saxons, qui peinent à se débarrasser de l’idéologie génétique, parlent de « noise » in gene expression. Mais selon Kupiec, c’est bien plus que du bruit. Il n’y a pas d’expression déterminée des gènes. Il y a des cellules qui subissent un processus de sélection naturelle, sous contrainte.

 

Ce qui amène Kupiec a formuler une nouvelle théorie, l’ontophylogenèse (fusion de l’ontogénèse et de la phylogenèse) comme un seul processus qui produit les espèces et les individus.

 

Révolution copernicienne, l’individu n’est plus au centre du processus de la vie, mais un simple moment de ce processus général, qui alterne la « production » d’organismes polycellulaires (nous), l’embryogenèse, et la production des cellules séminales, la gamétogenèse.

 

Au passage, la question des « origines de la vie» est évacuée (Kupiec a même eu cette phrase, au détour d’une explication où il mentionnait un commencement, « s'il y a eu un commencement »). C’est la cellule qui est coeur du vivant, et non les gènes.

 

Globalement, ce questionnement sur l’origine de la vie est présenté par ce biologiste comme non pertinent, relevant plutôt de la métaphysique que du champ scientifique, un symptôme de la longue colonisation de la biologie par les physiciens. (Il déclare à un moment de son exposé informel, « l’émancipation de la biologie sera l’oeuvre des biologistes eux-mêmes», avant de préciser/rectifier son propos « l’émancipation du vivant sera l’oeuvre du vivant »). Le propos d’une théorie du vivant c’est de comprendre le processus de la vie, ici et maintenant, et de se libérer du carcan d’une ontologie de création (génétique, en l’occurrence).

 

L’annonce récente par les américains d’une synthèse de la vie (il en a été question sur le fil sur la vie, un bricolage d’ADN implanté dans une cellule porteuse) est évoquée comme une enième dernière supercherie des généticiens.

 

Voilà, ultra brève évocation d'un sujet riche et passionnant, à suivre attentivement dans ses développements prochains, à mon avis.

 

 

les gènes fournissent les protéines, mais leurs interactions probabilistes sont triées par les contraintes sélectives produites par les structures cellulaires (et multicellulaires), qui sont elles mêmes soumises à la sélection naturelle.

 

 

Est-ce qu'on peut résumer ça à la hache en avançant que les gènes codent pour les briques, ils proposent du matériel, et qu'ensuite les cellules disposent ? Le "plan de construction" ne serait donc pas inscrit au niveau génétique mais à une autre échelle organique? Là ce serait plus qu'une révolution .

Est-ce qu'on peut résumer ça à la hache en avançant que les gènes codent pour les briques, ils proposent du matériel, et qu'ensuite les cellules disposent ?

L'ADN semble avoir un rôle assez mineur, et aléatoire dans l'expression des gènes (du fait de la non spécificité des molécules de protéines, contrairement à que prévoyait et attendait la théorie déterministe génétique).

 

Le "plan de construction" ne serait donc pas inscrit au niveau génétique mais à une autre échelle organique?

Du coup, il n'y a pas de plan génétique (puisque de toute façon, il n'expliquerait rien, vu l'expression hasardeuse de ces gènes), et sans doute pas de plan du tout, simplement un processus de sélection...des cellules... Processus qui produit des espèces (chose qui n'existe pas, c'est comme les couleurs, c'est un point de vue de catégorisation de notre fait), et des individus (idem que pour les espéces)...

 

Ce que je n'ai pas encore très bien compris, c'est comment s'exerce la contrainte qui permet de "cadrer" le développement hasardeux de la république de cellules qui nous constitue...

 

http://www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=26442

Du coup, il n'y a pas de plan génétique (puisque de toute façon, il n'expliquerait rien, vu l'expression hasardeuse de ces gènes), et sans doute pas de plan du tout, simplement un processus de sélection...des cellules...

Hum ... Cependant les travaux des généticiens indiquent clairement le contraire : l' introduction artificiel de patrimoine génétique étranger dans une cellule modifie de façon raisonnablement déterministe la descendance de cette cellule. Les épidémies de grippe ont l' air de contester cette approche a-génétique, aussi.

 

Processus qui produit des espèces (chose qui n'existe pas, c'est comme les couleurs, c'est un point de vue de catégorisation de notre fait), et des individus (idem que pour les espéces)...

Idem pour les cellules, qui sont manifestement moins "étanches" que ce qu' on pourrait penser. Mais ça, ce n'est pas spécifique à ce sujet, c' est vrai de toutes les catégories (après tout, rien ne prouve que tous les électrons sont vraiment indiscernables l' un de l' autre, par exemple)

Ce que je n'ai pas encore très bien compris, c'est comment s'exerce la contrainte qui permet de "cadrer" le développement hasardeux de la république de cellules qui nous constitue...

A lire le peu de littérature décrivant les travaux de Kupiec, on dirait que lui non plus, et que c' est là dessus qu'il faudrait se concentrer.

Mais si on en croit l' article que tu signales, les moyens manquent. Et si Kupiec était l' Halton Arp de la biologie , au lieu d' être le Copernic ? Un observateur talentueux qui aurait construit une explication fausse ?

 

Une chose semble claire : Y' a encore du travail pour décortiquer le fonctionnement de la cellule. Mais vu les techniques disponibles aujourd'hui (synthèse d' ADN, séquençage, traitement des données), et les enjeux économiques, ça devrait décoller dans les années qui viennent. Je prédis que d' ici pas longtemps, on aura des carottes avec des pattes

Les épidémies de grippe ont l' air de contester cette approche a-génétique, aussi.

Pour la toute dernière, ce n'était pas probant... (mais il y a peut-être eu un problème déterministe entre l'OMS et les gouvernements).

 

Mais si on en croit l' article que tu signales, les moyens manquent. Et si Kupiec était l' Halton Arp de la biologie , au lieu d' être le Copernic ? Un observateur talentueux qui aurait construit une explication fausse ?

Pour l'explication, ce n'est effectivement pas à exclure. Par contre, l'expression aléatoire des gènes semble bien avérée, expérimentalement, maintenant. Kupiec est loin d'être le seul biologiste à en faire état.

 

Je prédis que d' ici pas longtemps, on aura des carottes avec des pattes

Ce qui ne veut pas dire qu'on aura "synthétisé" la vie.

Je n'ai pas encore d'avis bien tranché car il faudrait que j'en lise un peu plus, mais au hasard de son interview:

"J.-J. K. Hasard ne veut pas dire absence de reproductibilité ! Un phénomène probabiliste peut être parfaitement reproductible si sa variabilité est très faible. "

 

Je subodore déjà une manipulation du vocabulaire, car avec de telles idées toute reproduction devient probabiliste à partir du moment où il existe une (même infime) marge d'erreur.

 

Pas besoin de préciser ma position hein !

Mouais, j'ai découvert les théories de Kupiec assez récemment et j'avoue ne pas franchement accrocher. Par exemple quand il dit : "En conséquence, les interactions moléculaires sont intrinsèquement stochastiques et il est par ailleurs aussi démontré que l’expression des gènes est probabiliste." et bien il pousse le bouchon beaucoup trop loin. Les expériences montrent clairement que l'expression des gènes est assez finement contrôlé. Prenons un exemple concret : que ce passe-t-il lorsqu'on fait tomber les cils d'une paramécie ? Un certain nombre de gènes voient leur niveau de transcription augmenter, et comme par hasard on trouve parmi ces gènes un grand nombre qui codent pour les protéines constituant les cils... En clair, tous les gènes nécessaires à la repousse des cils vont être sur-exprimés le temps pour la paramécie de se refaire une beauté.

 

Si on recommence l'expérience plusieurs fois, sur plusieurs souches de paramécie, avec différents expérimentateurs et bien on observe que c'est toujours le même jeu de gènes qui voit sont niveau d'expression modifié (bon, dans la réalité il y a toujours un peu de différence d'une expérience à l'autre mais dans les grandes lignes c'est ça).

 

Seulement, parmi les gènes dont le niveau d'expression change au cours de l'expérience, il y en a certains pour lesquels on ne comprend pas très bien ce qu'ils ont à voir avec la repousse des cils. Pour certains c'est probablement car on ne connaît tout simplement pas la fonction (comprendre la fonction d'un gène est quelque chose de difficile !!!) et pour d'autres il doit s'agir de "dommages collatéraux".

Bien évidement, on peut étendre cet exemple à tout un tas d'autres expériences dans toutes les espèces que l'on veut.

 

Bref, laisser entendre que l'expression des gènes est un processus purement stochastique est (pour moi) totalement incompréhensible.

Un autre problème est de comprendre quels sont les signaux qui, dans l'ADN ou ailleurs, régulent l'expression des gènes. On en connaît certains, mais on est très loin d'avoir tout compris, notamment dans les "gros génomes" (comme celui de l'Homme par exemple) dans lesquels les parties codantes des gènes sont noyés dans un océan d'ADN non-codant (pour info chez l'Homme, ~2% de l'ADN code pour des protéines, le reste est "non-codant" -ce qui ne veut pas dire qu'il ne sert à rien ...).Bref,

 

Ah, et puisque ça parle de la définition d'espèce : "Dans sa version moderne cette ontologie s’appuie sur la théorie du programme génétique : une espèce est une collection d’individus possédant le même programme génétique et l’évolution des espèces est le résultat des mutations qui affectent leurs programmes (théorie synthétique de l’évolution)." ben pas de bol mais c'est pas comme ça qu'on définie une espèce. Chez les individus qui se reproduisent de façon sexuée la définition est très simple : appartiennent à la même espèce les individus qui sont interfertiles. (Bon, parfois c'est quand même un peu flou quand des espèces proches peuvent avoir être interfertiles mais avec un taux très bas). En revanche chez les espèces assexuées (par exemple les bactéries) alors là c'est le bazard. Les espèces y sont définies selon des critères arbitraires (% d'identité de l'ADN notamment) qui sont aujourd'hui remis en cause par le séquençage massif de plein d'organismes.

 

 

jf

Citation JeffHawk :

Ce que je n'ai pas encore très bien compris, c'est comment s'exerce la contrainte qui permet de "cadrer" le développement hasardeux de la république de cellules qui nous constitue...

A lire le peu de littérature décrivant les travaux de Kupiec, on dirait que lui non plus, et que c' est là dessus qu'il faudrait se concentrer.

 

Cela irait dans le sens d'une trame informationnelle conservant l'intégrité des formes, trame inconnue que j'évoquais au niveau de l'acupuncture (au fait ce n'est pas mon boulot ni celui de ma copine, on va croire que je fais de la pub).

 

Autrement je ne suis pas grand connaisseur en génétique, mais puisque nous trimbalons une hérédité beaucoup plus vaste que celle exprimée par le corps (exemple : des yeux verts alors qu'il y avait le choix au niveau des génes et des couleurs associées) il me semble que nous ne savons pas vraiment ce qui détermine un choix au lieu d'un autre : hasard(bof), milieu environnant, influence des parents au-delà du bagage génétique, ou autre variable cachée .

 

Ces facteurs inconnu intervenants dans l'expression du génome donneraient un début de piste, des expériences seraient possible avec embryons jumeaux placés sous des conditions différentes, magnétisme, température, pH, si des caractères sont favorisés l'importance du milieu serait demontrée. Déjà fait peut-être ?

Mouais, j'ai découvert les théories de Kupiec assez récemment et j'avoue ne pas franchement accrocher. Par exemple quand il dit : "En conséquence, les interactions moléculaires sont intrinsèquement stochastiques et il est par ailleurs aussi démontré que l’expression des gènes est probabiliste." et bien il pousse le bouchon beaucoup trop loin.

Si j'ai bien compris, le problème est posé en raison de la non stéréo-spécificité des protéines (alors que la théorie génétique devrait impliquer cette spécificité)...

 

Les expériences montrent clairement que l'expression des gènes est assez finement contrôlé. Prenons un exemple concret : que ce passe-t-il lorsqu'on fait tomber les cils d'une paramécie ? Un certain nombre de gènes voient leur niveau de transcription augmenter, et comme par hasard on trouve parmi ces gènes un grand nombre qui codent pour les protéines constituant les cils... En clair, tous les gènes nécessaires à la repousse des cils vont être sur-exprimés le temps pour la paramécie de se refaire une beauté.

 

Dans ce cas que tu cites, par exemple, tu fais une lecture du résultat de l'expérience selon l'interprétation génétique. Il me semble qu'on peut aussi la lire selon la théorie "darwiniste" cellulaire : La tombe des cils de la paramécie a introduit (je ne sais comment) une contrainte environnementale dans le processus de selection naturelle des cellules.

 

Du coup, la sur-expression de certains gènes serait alors, non plus la cause originelle de la repousse des cils, mais le moyen et la conséquence de ce processus darwiniste à l'oeuvre au niveau cellulaire.

Comme pistes d'approfondissement, suite à ce post, il y a ce livre dont je viens d'achever la lecture, et qui fait un point assez clair sur l'état du sujet "biologiquement" (l'expression probabiliste des génes) et "épistémologiquement" (déterminisme ou indéterminisme).

 

 

 

 

et il y a une interview de Kupiec (au sujet du livre précédent, sur l'origine des individus) suivi d'un fil de discussion : http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/le-chercheur-jean-jacques-kupiec-48970

et il y a une interview de Kupiec (au sujet du livre précédent, sur l'origine des individus) suivi d'un fil de discussion : http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/le-chercheur-jean-jacques-kupiec-48970

 

Sa notion de déterminisme semble un peu excessive il me semble:

 

"Le déterminisme génétique est-il un déterminisme strict ?

Une brève étude des définitions classiques du déterminisme va nous montrer que le déterminisme génétique n'est pas un déterminisme au sens strict. Il est une version faible du déterminisme, qui a été utilisée comme un déterminisme au sens strict par certaines idéologies trop heureuses de trouver une justification à l'ordre social établi."

http://agora.qc.ca/colloque/gga.nsf/Conferences/Le_determinisme_genetique_et_la_liberte_de_choix

Comme pistes d'approfondissement, suite à ce post, il y a ce livre dont je viens d'achever la lecture, et qui fait un point assez clair sur l'état du sujet "biologiquement" (l'expression probabiliste des génes) et "épistémologiquement" (déterminisme ou indéterminisme).

 

 

et il y a une interview de Kupiec (au sujet du livre précédent, sur l'origine des individus) suivi d'un fil de discussion : http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/le-chercheur-jean-jacques-kupiec-48970

 

Intéressant cette référence, je ne connaissais pas ce livre et pourtant je connais un peu un des auteurs (Oliver Gandrillon) pour avoir fait ma thèse dans le labo juste à côté du sien à Lyon. Ca tombe bien je vais probablement le voir la semaine prochaine pour une conférence, l'occasion d'en discuter avec lui. J'essaierai de vous faire un petit compte-rendu

 

Et sinon Jeff, est-ce qu'il donne des références vers des articles publiés qui seraient intéressants dans ce bouquin ? Je suis preneur des refs si il y a ...

 

jf

Ca tombe bien je vais probablement le voir la semaine prochaine pour une conférence, l'occasion d'en discuter avec lui. J'essaierai de vous faire un petit compte-rendu

OK, ça m'intéresse.

 

Et sinon Jeff, est-ce qu'il donne des références vers des articles publiés qui seraient intéressants dans ce bouquin ? Je suis preneur des refs si il y a ...

Olivier Gandrillon est co auteur de l'introduction, De la nécessité du hasard en biologie, et du chapitre 3, Mécanismes moléculaires et fonction biologique de la variabilité de l'expression génique à l'échelle de la cellule unique : Une approche systèmique.

 

L'intro donne en référence quelques livres, par contre, chaque chapitre est suivi de 2 ou 3 pages de références de livres ou articles (essentiellement de publications dans des revues anglo-saxonnes), ... dans le chapitre 3, il y a deux réferences de Gandrillon, deux articles dont je ne comprends même pas le titre.

Désolé Jeff (et les autres) mais je n'ai pas vu Olivier à la conférence et pas eu le temps de faire un passage à son labo pour essayer de taper la disucte. Pour me faire pardonner j'essaierai de faire une explication précise et compréhensible des résultats récents issus du séquençage du génome de Néanderthal dans le sujet consacré (vu que c'est en plein dans mon domaine de recherche ...).

 

Pour le coup je dois avouer que mon organisation de cette dernière semaine a été à l'image des cellules biologiques telles que les présente Kupiec : stochastique !

 

jf

mon organisation de cette dernière semaine a été à l'image des cellules biologiques telles que les présente Kupiec : stochastique !

 

Bah, si le processus est sous les bonnes contraintes environnementales, ça la fait quand même.

http://www.centrecournot.org/index.php/2010/04/19/lexpression-aleatoire-des-genes-alea-ou-parametre-biologique/?lang=fr

 

C'est peut-être intéressant, mais je n'arrive pas à lire les vidéos du lien.