Annexe 1 : les bases qui vous manquent.
Les gènes.
Les êtres vivants sont constitués de cellules. Ils peuvent en compter plusieurs, voire plusieurs dizaines, centaines, milliers, ou milliards, comme nous autres les animaux, ou une seule, comme les levures, ou les bactéries.
Chaque cellule vivante est différente des autres, et a des particularités métaboliques ou physiologiques. Comment une cellule "sait" elle comment elle doit être, et se comporter? Pourquoi une bactérie ne peut pas se transformer subitement en autre chose?
Dans chaque cellule, il y a son "mode d'emplois", ou son "plan". C'est de l'information, que chaque cellule porte en elle et qui détermine son aspect, son fonctionnement, ses réactions à son environnement.
Cette information est portée par de longues molécules d'ADN. Une molécule d'ADN forme ce que l'on appelle, lorsqu'elle est enroulée sur elle–même au moment de la division cellulaire, un chromosome. Les chromosomes peuvent, chez certaines espèces (les eucaryotes), être enfermés dans un compartiment spécial de la cellule, que l'on nomme "noyau".
L'information portée par la molécule d'ADN est codée dans un alphabet à 4 lettres, les bases azotées: thymine, guanine, adnenine et cytosine. La suite de ces "bases" forme une sorte de "phrase" que l'on nomme "séquence". Les gènes sont des informations portées par des fragments d'ADN. Ils sont le plan de fabrication de protéines (on dit qu'ils "codent" pour des protéines).
Cette information génétique est lue par le système physique constitué par la cellule, l'individu. L'information contenue dans ce "système de lecture" est appelée "information épigénétique" (voir annexe 2).
Et entre les gènes? Il y a des séquences de régulation des gènes, mais aussi des séquences qui ne semblent pas avoir d'utilité particulière, comme des reliques de virus, des séquences répétées etc. Ces bouts d'ADN évoluent très vite car ils ne sont pas soumis à la sélection, donc seule la dérive en diminue la variabilité. Les tests de paternité sont basé sur l'analyse de telles séquences répétées que l'on nomme "microsatellites", très variables d'un individu à l'autre.
Chaque cellule fabrique donc des protéines qui lui sont propres, et régulent sa chimie interne, conformément à ce qui a été éprouvé comme "efficace" par une sélection de plusieurs millions d'années.
Dans les organismes pluricellulaires, chaque cellule porte exactement la même information génétique (à quelques mutations près, éventuellement, ce qui cause par exemple des cancers). Pourquoi, dès lors, toutes nos cellules ne sont pas rigoureusement identiques les unes aux autres? Si nous avons des cellules sanguines, des neurones, des cellules musculaires etc, c'est parce que l'expression de l'information génétique peut être régulée par des facteurs extérieurs. C'est une part de ce que l'on appelle la plasticité phénotypique. La cellule–œuf initiale, qui résulte de la fusion de l'ovule et du spermatozoïde, contient en elle toutes les informations pour faire toutes les cellules du corps humains.
Dans les organismes pluricellulaires, chaque cellule porte exactement la même information génétique (à quelques mutations près, éventuellement, ce qui cause par exemple des cancers). Pourquoi, dès lors, toutes nos cellules ne sont pas rigoureusement identiques les unes aux autres? Si nous avons des cellules sanguines, des neurones, des cellules musculaires etc, c'est parce que l'expression de l'information génétique peut être régulée par des facteurs extérieurs. C'est une part de ce que l'on appelle la plasticité phénotypique. La cellule–œuf initiale, qui résulte de la fusion de l'ovule et du spermatozoïde, contient en elle toutes les informations pour faire toutes les cellules du corps humains. À partir de cellules embryonnaires "totipotentes" (c'est à dire "ayant toutes les possibilités"), tous les types de cellules pourront se différencier, en fonction des signaux reçus des autres cellules, de l'environnement, qui vont moduler l'expression des gènes (phénomènes épigénétiques). Pour approfondir, vous pouvez vous pencher sur l'annexe 2 "les phénomènes épigénétiques et les effets maternel".
La science qui étudie ces mécanismes se nomme biologie du développement.
Le hasard : un exemple pour mieux comprendre.
Examinons avec un exemple concret ce que signifie « tirage au hasard ».
Je vous donne une pièce, vous la lancez en l'air. Si c'est face, vous la gardez, si c'est pile, vous me la rendez.
On recommence 1000 fois.
Au bout du compte, vous aurez gagné un certain nombre de pièces, aux alentours de 500 si elles ne sont pas pipées.
Le fait que vous gagniez ou perdiez n'influe pas le fait que la pièce tombe sur pile ou face : ce n'est pas parce que vous gagnez à face que les pièces vont se mettre à miraculeusement tomber toutes sur face, ou toutes sur pile (pour vous embêter).
Il y a indépendance entre la face sur laquelle tombe la pièce, et la face que vous devez obtenir pour gagner.
Il y a des causes à la chute de la pièce : le mouvement que vous lui donnez, la force avec laquelle vous la lancez etc. Si on connaissait précisément tous les paramètres physiques qui gèrent la pièce, on pourrait prédire sur quelle face elle va tomber, mais c'est indépendant du fait que vous gagniez à face. Gagner à face n'influe pas le comportement de la pièce.
Donc, au final, est–ce que les pièces que vous avez dans votre main sont là par hasard?
Non.
Le hasard a joué un rôle, mais la règle du jeu stipulant que vous aviez le droit de gagner les pièces tombant sur face a aussi joué. Si cette règle avait été différente, vous auriez eu, pour les mêmes tirages, un nombre de pièce différent dans la main (on aurait pu dire que vous gagniez à pile, ou alors que vous ne gagniez que dans le cas de deux piles consécutifs etc...)
De la même manière, en refaisant un essai de 1000 tirage, vous n'aurez probablement pas le même nombre de pièces au final, même avec des règles identiques.
Pour l'évolution, le hasard joue au niveau de la dérive génétique, caril y a toujours des allèles qui sont éliminés par hasard au cours du passage d'une génration à l'autre (vous ne passez que certains de vos caractères à vos enfants, les autres sontpe rdus). Il joue également au niveau des mutations, car il y a indépendance entre la nature de la mutation et son effet. Ce n'est pas parce qu'une mutations serait favorable qu'elle va apparaître. D'un autre côté, la sélection naturelle élimine les mutations entraînant de caractères défavorables à la reproduction de l'individu. C'est la règle du jeu non hasardeuse.
Chapitre suivant : Annexe 2 : Pour aller plus loin.