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La nouvelle Biologie pour le nouveau siècle

(voire pour le nouveau millénaire…)
Il y a 4 ans, Carl Woese,célèbre microbiologiste, publiait un papier de réflexion sur l’avenir de sa science, la biologie. Papier très intéressant et toujours d’actualité, particulièrement pour les physiciens (attention, polémique potentielle inside).

Un partisan de l'évolution théistique et un homme séquencéD’aucuns prétendent que la biologie touche à sa fin. L’approche génétique traditionnelle va permettre de connaître tous les gènes fonctionnels. Avec le séquençage du génome, nous aurons bientôt accès à toute l’information contenue dans l’ADN. Ce n’est qu’une question de temps, d’énergie (donc de nombre d’étudiants ) avant qu’on ne résolve définitivement tous les problèmes de la biologie, et qu’on puisse triompher en couverture de Time Magazine ! Hourra, Hourra !

Face à cet enthousiasme juvénile, le professeur Woese fait les gros yeux ! Que nenni ! Révisez vos cours d’histoire des sciences ! A la fin du XIXième siècle, on pensait la même chose à propos de la physique. La révolution industrielle avait consacré le triomphe de l’homme sur la nature, et d’aucuns pensaient que la physique était littérallement finie. Naifs, va ; quelques chats de Schrodinger, un vent d’éther inexistant et des jumeaux de Langevin ont tout mis par terre …

« Without a guiding vision there is no road ahead; the science becomes an engineering discipline, concerned with temporal practical problems. »

Sans vision d’ensemble, il n’y pas de chemin à suivre; la science devient de l’ingénierie, uniquement préoccupée par la résolution ponctuelle de problèmes pratiques.

« A society that permits biology to become an engineering discipline, that allows that science to slip into the role of changing the living world without trying to understand it, is a danger to itself. »

Une société qui transforme la biologie en ingéniérie, qui permet à la science de changer le monde sans essayer de le comprendre, est un danger pour elle-même.

En fait, ce que Woese déplore, c’est la mainmise d’une approche réductionniste, à visée purement pratique. Cette vision est en fait effectivement héritée de la physique du XIXième siècle. Celle-ci reposait sur une description du monde en atomes et forces fondamentales. Le tout n’était pas plus que la somme des parties : tout la beauté et la complexité du monde reposait sur un simple assemblage d’atomes qu’il suffisait de décrire. Du coup, l’étude des objets à grande échelle était en quelque sorte triviale, et donc inintéressante, annexe. Woese caricature un peu en disant que la biologie aujourd’hui en est à ce stade. La biologie moléculaire a permis de découvrir l’atome de la biologie : l’ADN, encodant les gènes. Elle fut une bénédiction dans le sens où elle a permis de mener une approche systématique, non biaisée, et très puissante. Mais elle a occulté toute vision globale ou holistique, et c’est cette dimension qui manque aujourd’hui.

A ce stade Woese revient sur la notion de réductionnismes avec un s. Car il y a en fait deux réductionnismes scientifiques, et le problème vient de la confusion entre les deux aspects. Le premier est le réductionnisme empirique : c’est avant tout une démarche méthodologique, un mode d’analyse cartésien qui consiste à diviser les problèmes en sous-problèmes, pour mieux les appréhender. Mais ce réductionnisme empirique ne fait pas d’hypothèses a priori sur la solution des problèmes : autrement dit, il peut échouer dans une quête de compréhension des choses car il peut être fondamentalement inefficace pour certains problèmes. A ce réductionnisme empirique s’oppose ce que Woese appelle le réductionnisme fondamentaliste, qui est l’affirmation que le monde peut être totalement compris par la seule étude de ses constituants élémentaires. C’est de fait une hypothèse sur la nature du monde; c’était celle des physiciens du XIXième et selon Woese, c’est l’implicite de nombreux biologistes. Wolfram émerge et m'énerve. Ce réductionnisme fondamentaliste, particulièrement en biologie, néglige la possibilité de ce qu’on appelle les comportements émergents, c’est-à-dire les comportements qui ne peuvent justement être compris par l’étude des constituants individuels mais nécessitent une approche globale [1].

Le paradoxe pour Woese est qu’au moment même où la physique s’emparait des concepts de l’émergence, ouvrait le champ des sciences de la complexité, l’approche réductionniste fondamentaliste s’imposait en biologie. Woese va jusqu’à affirmer que la biologie moléculaire était en quelque sorte périmée dès sa naissance ! Là où le réductionnisme empirique suffisait, le fondamentaliste s’établissait de fait. Du coup, l’objet fondamental, le centre d’intérêt dans l’oeil du biologiste changeait. De l’organisme, on passait au gène en quelque sorte, et Woese le déplore, même si cette transition était nécessaire pour préparer le terrain pour la biologie du XXIième siècle.

« Knowing the parts of isolated entities is not enough. A musical metaphor expresses it best: molecular biology could read notes in the score, but it couldn’t hear the music.

The molecular cup is now empty. The time has come to replace the purely reductionist “eyes-down” molecular perspective with a new and genuinely holistic, “eyes-up,” view of the living world, one whose primary focus is on evolution, emergence, and biology’s innate complexity. »

Connaître les parties d’uns système isolé ne suffit pas. Dressons une métaphore musicale : la biologie moléculaire pouvait lire les notes sur une partition, mais ne pouvait entendre la musique.

La coupe moléculaire est maintenant pleine. Le temps est venu de remplacer la vision « vers le bas » purement réductionniste par une vision holistique « vers le haut » du monde vivant, dont les sujets principaux seront l’évolution, l’émergence et la complexité biologique intrinsèque.

La biologie moléculaire est très efficace pour résoudre des problèmes bien particuliers : en gros, tous ceux liés au gène. Mais cette approche rencontre maintenant ses limites. Un exemple de mon cru parmi d’autres : la réduction de comportements à certains gènes. J’avais parlé dans un billet précédent du « gène de la religion« , découvert après de très fines études statistiques, mais qui, lorsque son influence est quantifiée, n’intervient qu’à hauteur de quelques pour cents dans le comportement…. Preuve qu’à force de tout réduire, on finit par trouver des objets à l’influence elle-même réduite.

Autre exemple de Woese de biais réductionniste : les biologistes voient beaucoup de faits biologiques comme de simples « accidents », essentiellement inexplicables. Si on pouvait remonter le temps, rembobiner l’évolution et rejouer l’histoire du vivant, selon eux,Rembobinator d’autres organismes complètement différents apparaîtraient. En particulier, les aspects purement moléculaires (code génétique, forme des protéines …), les formes des animaux pourraient être différents. Le biais vient du fait que la méthode réductionniste ne permet pas vraiment d’aborder et d’étudier de telles questions, fondamentalement globales car impliquant énormément d’interactions (chimiques, physiques, écologiques). Il est donc « normal » dans cette vision de penser que le monde vivant tel que nous le connaissons est essentiellement accidentel, car rien ne permet de penser qu’il ne le soit pas. Mais il est possible que nous nous soyons inconsciemment aveuglés car cette vision est en fait très paradoxale. En effet, dans cette vision du monde, tout ce qui est « accidentel » est de fait placé en dehors de l’évolution ! D’un côté, l’évolution est le moteur, mais de l’autre, des aspects cruciaux de la biologie sont interpretés comme lui échappant. Cela ne colle pas selon Woese, et Il faut donc changer de perspective et les représentations traditionnelles de la biologie.

En particulier, la métaphore entre vivant et machine ne tient pas et occulte tout ce qui fait la singularité du vivant. Les machines sont stables et efficaces car elles ont été conçues ainsi. La stabilité d’un organisme est d’une toute autre origine : c’est ce qu’on appelle « l’homeostasie », la capacité à s’autoréguler en permanence en réponse aux perturbations extérieures. Les organismes vivants ne sont pas à l’équilibre, ils sont pris dans le flot des choses, réagissent et s’adaptent en permanence. C’est cela qui définit le vivant : la faculté de réaction, d’adaptation et d’évolution qui est inaccessible aux approches réductionnistes car elle implique de considérer l’organisme comme un tout.

Que faire alors ? Woese affirme qu’il faut remettre la biologie dans le non-linéaire, dans le flot de l’évolution et de l’environnement. D’un point de vue théorique, une vision dynamique passe nécessairement par l’utilisation des outils développés par la physique pour les systèmes hors équilibres, et en particulier toute la physique non linéaire. Il faut repenser l’évolution en terme de flots, de points critiques et de transition de phase. Il faut du global; selon Woese, les transitions majeures dans l’évolution sont probablement émergentes, dans le sens où des nouvelles structures et de nouveaux niveaux d’organisation émergent de structures et de niveaux inférieurs. Woese propose comme illustration une vision de l’évolution de la vie primitive, dans laquelle les transferts de gènes horizontaux jouent un rôle crucial et permettent de mettre en commun les ressources pour évoluer d’abord de façon non darwinienne ( en particulier sans notion d’espèces ou d’individus), puis de façon darwinienne avec l’apparition de la cellule.

Selon Woese, la biologie est à un tournant. Aujourd’hui, la biologie est très proche de l’ingéniérie (l’exemple typique étant les OGM ou la biologie synthétique). Soit elle continue dans cette voie et court à sa perte – remarquons que Nature a récemment soulevé un problème similaire sur les cellules souches-, soit elle prend un autre chemin, échappant à la vision réductionniste et visant à devenir une vraie science fondamentale. Cette voie implique de reconnaître l’importance de propriétés plus globales, émergentes et non linéaires. Le but premier de cette nouvelle biologie ne sera pas de comprendre la génétique ou la cellule, mais de comprendre l’évolution et la nature des formes biologiques (et c’est là où on a besoin de théoriciens et de physiciens).

society will come to see that biology is here to understand the world, not primarily to change it. Biology’s primary job is to teach us. In that realization lies our hope of learning to live in harmony with our planet.

La société réalisera que la biologie permet avant tout de comprendre le monde, elle ne doit pas nécessairement chercher à le changer. Le but premier de la biologie est de nous apprendre (quelque chose sur le monde). Seule cette démarche nous permettra de vivre harmonieusement sur notre planète.

[1] Notons que ces deux visions de la science sont loin d’être sans conséquence dans nos débats de société autour de la science : elles correspondent aussi à ce que Enro appelait les différentes cultures épistémiques dans les débats sur les OGM. Vous avez d’un côté les pro-OGM, plutôt orientés bio mol (et donc réductionnisme fondamentalisme) vs les spécialistes en écologie et en biologie des populations (qui prennent en compte les interactions à plus grande échelle, genre Timothée par exemple – enfin je ne sais pas ce qu’il pense des OGM)

Référence

A New Biology for a New Century, Carl R. Woese,Microbiology and Molecular Biology Reviews, June 2004, p. 173-186, Vol. 68, No. 2 (lien vers l’article)

About the author

Tom Roud

Nanoblogger scientifique, associate professor incognito (ou presque). Suivi par @mixlamalice

33 Comments

  • Pour une fois, au lieu de simplement lire, je vais poster un petit commentaire…

    L’article de Woese est intéressant, mais me laisse le sentiment d’avoir été écrit bien avant 2004.
    (ce qui ne m’empêche pas d’être en accord avec son propos, bien au contraire)

    Il me semble que cela fait plusieurs années que la tendance générale s’éloigne du tout-génétique, et que de moins en moins de projets donnent dans le « tous pour le gène, les gènes pour tout ».
    Systems Biology, Epigenetics, etc., sont autant de domaines porteurs (depuis une dizaine d’années) qui n’essayent pas de tout réduire.

    La métaphore musicale est d’ailleurs à la mode. Lors d’une récente conférence, j’ai assisté à une présentation de Denis Noble, (« The Music of Life: Biology Beyond the Genome »), qui tenait globalement le même propos, (et le faisait en musique, très original).

    A ma moindre échelle, (peut-être un peu biaisée puisque ma biologie, je la fais « in silico »), faire un peu de clustering de temps en temps est intéressant, mais il est clair que ce qui me motive vraiment, ce sont les projets à plus large échelle, où on ne cherche pas à tout réduire, mais au contraire à faire émerger des propriétés plus « globales ». Typiquement, des « complex adaptive systems » : système immunitaire, épigénétique, comportements sociaux (mais là on s’éloigne un peu de la biologie), etc.

    Je ne pense pas que la biologie soit en train de s’enfermer dans le synthétique et l’ingénierie, même si cela occupe encore pas mal de monde, (et n’est pas inintéressant non plus).

  • Je ne suis ni pour ni contre, bien au contraire, évidemment!

    Plus sérieusement, je suis pour une autorisation au cas par cas, tout en étant réservé (mon côté « biodiversité ») sur le potentiel gene-flow à long terme. A moins que l’OGM ne soit designé pour répondre à une problématique précise (pays en développement, nutrition, …), je ne suis pas très chaud sur leur utilisation.

    Sinon, très bon papier, j’aime toujours qu’on lutte contre le démon de Laplace — ce que ne font pas, par exemple, ceux qui refusent l’expérimentation animale (dont je ne suis pas un grand fan ni un ardent supporter, mais c’est un mal nécessaire) au nom de cette « connaissance génomique ». Si elle suffisait, on n’aurait pas développé les approches intégratives, qui tiennent comptent aussi de l’environnement pour lutter contre des maladies, par exemple.

    La remise dans le courant évolutif revient à accepter ce que disait Dobzanskmacin-chose (il aurait pas pu s’appeler Jones comme tout le monde, çuila?), et c’est une bonne chose. Pour beaucoup de chercheurs, en SDV, l’évolution est un grand truc flou, avec plein de concepts étranges, et pour eux ça n’a aucun impact sur leur travail — alors qu’on comprend des choses fascinantes avec.

    [Fin du commentaire retiré avec l’accord des parties concernées]

  • Merci pour vos commentaires !
    Une précision pour commencer : Woese dit bien qu’il a volontairement simplifié son propos, et que les choses ne sont pas si tranchées…
    @ Dimitri : oui et non. Oui, les gens commencent à parler d’émergence, de systèmes complexes, etc… Mais ma propre expérience personnelle, c’est que quand tu vas voir les biologistes et tu leur dis que tu veux faire de la théorie, tous ces beaux mots disparaissent et ils voudraient bien que tu les aides à dire quelque chose sur le gène qu’ils étudient.
    De plus, je trouve que même les approches théoriques ont tendance à se perdre dans le réductionnisme à outrance, avec des modèles types « un gène=une équation » (Exemple typique , il faut voir la centaine d’équations non linéaires dans l’appendice 1, ce qui est effrayant est que c’est l’un des papiers les plus cités du domaine). En fait, je ne suis même pas sûr que le réductionnisme empirique soit valable pour comprendre ce dont parle Woese. Woese a raison de dire qu’il faut de la théorie, mais pour comprendre, la dernière chose à faire c’est de simuler tous les gènes indépendamment, et ça c’est une étape qui n’a pas encore été comprise à mon avis. Je vais faire un peu de provoc, mais on ne peut pas comprendre (au sens où l’entend Woese) un système avec plus de deux ou trois équations.
    @ vf : je suis d’accord pour dire que Woese emploie un peu les termes bizarrement, mais je ne lui reproche pas vraiment (et on comprend bien le fond).
    @ Tim : je pense que tu y vas fort avec vf; il parle bien de dynamique spatio-temporelle… Et il a raison sur la tendance générale : quand tu regardes les gros réseaux de Boulouri et Davidson, est-ce qu’on comprend vraiment quelque chose ? Il n’y a ni temps, ni espace, qui sont mis ensuite de façon un peu ad-hoc, presque de façon phénoménologique alors qu’il faudrait faire le contraire : commencer par le temps et l’espace, et mettre les gènes de façon phénoménologique.

  • Tom :

    Je vais faire un peu de provoc, mais on ne peut pas comprendre (au sens où l’entend Woese) un système avec plus de deux ou trois équations.

    Pourtant, l’exemple cité des horloges circadiennes me semble prouver le contraire : on comprend bien le principe général (une boucle de rétroaction négative qui mène à des oscillations), qui est dans la réalité un peu plus sophistiqué (il y a plusieurs boucles, un nombre d’étapes intermédiaires pas forcément bien compris, etc.) Dans le cas de l’horloge de la drosophile, on peut partir de modèles simples comme celui-là pour comprendre le principe (pourquoi ça oscille, avec suffisamment peu d’acteurs pour faire de jolis portraits de phase dont on voit bien d’où ils sortent et où ils vont), puis sophistiquer un peu (la resynchronisation par la lumière peut s’introduire dans les équations en tenant compte du fait que la lumière dégrade la protéine TIM, par exemple). Il y a bien un moment donné où on ne se représente plus tout ce qui se passe, mais on garde quand même l’intuition des grands principes du phénomène réel.

    Après, on peut reprocher à ce type de modèles de jouer un rôle d' »inspecteur des travaux finis », de se contenter de reproduire in silico des choses 1) trop complexes pour être élégantes (mais la réalité a souvent le mauvais goût d’être trop complexe pour être élégante…) 2) déjà connues moléculairement. Je ne suis pas totalement d’accord avec ce type de reproches pour une raison : ces modèles font des prédictions, sur ce qui devrait se passer en enlevant telle ou telle protéine, par exemple. On peut donc les confronter aux études de mutants et ainsi savoir, par la modélisation, si la description moléculaire que l’on propose est correcte/complète (ce qui n’est pas forcément évident intuitivement). Donc je ne pense pas que la valeur heuristique de ces gros modèles soit nulle (et même s’ils ne menaient qu’à une validation des modèles moléculaires, il resterait la satisfaction d’avoir compris quelque chose, et ce n’est pas rien).

    Par contre, c’est vrai qu’on peut regretter l’absence de « grands principes » théoriques qui aillent un peu plus loin que ce qu’on pouvait déjà pressentir intuitivement (« une boucle de rétroaction négative peut engendrer des oscillations »). Ca donne l’impression que le vivant est soit trop simple, soit trop compliqué pour être intéressant. Je ne connais qu’un cas, intermédiaire, où des modélisations aient mené à une tentative de formulation d’une « loi biologique » à la fois abstraite et générale dans sa formulation et potentiellement universelle : c’est le cas du chimiotactisme bactérien, avec le phénomène de rétroaction intégrale. La conclusion de ces auteurs n’a, me semble-t-il, pas été remise en cause depuis sa formulation il y a quand même huit ans. Donc ce n’est pas impossible de faire émerger des choses à la fois élégantes, générales et assez contre-intuitives pour avoir un intérêt de ce type d’études théoriques touffues et tarabiscotées, même s’il s’agit d’un exemple assez isolé. Peut-être est-il regrettable qu’il faille en passer par l’étude de réseaux lourds, complexes et inélégants pour en arriver là – mais si c’est effectivement la façon dont la réalité fonctionne, comment pourrait-on faire autrement ?

  • @ coincoin :
    je pense sincèrement que ce genre de modèles obscurcissent notre connaissance plus qu’autre chose. Par exemple, tu as raison, il y a des grands principes généraux, et ensuite on doit aller dans le détail. Mais c’est là où on retrouve un biais réductionniste : un détail, c’est forcément un gène. Dans le modèle que je cite plus haut c’est typique. Or, un détail, cela peut-être une sous-dynamique un peu non triviale. Par exemple, tu cites l’exemple de la drosophile. Il y a deux trois ans, il y a eu une manip qui montrait très clairement que TOUTES les protéines PER TIM restaient 6 h dans le cytoplasme avant de se jeter comme des sauvages dans le noyau. C’est ce que j’appelle une dynamique non triviale; ici on a clairement une espèce de transition non continue, presque une transition de phase et c’est ça le détail important. Mais ce genre de considérations est souvent absent de la plupart de ces modèles; on préfère tout de suite passer à une description avec des gènes, alors que cela aiderait à la compréhension de voir comment un modèle purement phénoménologique pourrait s’appliquer ici.

    Il y aurait beaucoup à dire aussi sur l’entraînement à la lumière, mais je vais arrêter là car je vais finir par m’énerver ….

    Après tu parles des mutants. Mais là encore, c’est un biais réductionniste (c’est aussi un biais pratique). Comprendre un système, ce n’est pas comprendre tous ces mutants dans le détail; ce n’est pas parce qu’on connaît tous les mutants à un gène, deux gènes, qu’on va avoir déblayé le système. Comprendre le système, c’est peut-être classifier en quelque sorte les mutants en « Classe d’équivalence ». Par exemple, si tu tues deux gènes dans la même boucle, le phénotype est plus ou moins le même. Cela signifie que cette boucle est essentiellement une unité indépendante, qui doit être modélisée comme telle. A la limite on s’en fiche des détails des gènes à l’intérieur; on s’en fiche même qu’il s’agisse de gènes.

    Sinon, il y a un exemple magnifique de compréhension théorique de système très simple : le modèle horloge et front d’onde pour la somitogenèse. C’est un modèle purement phénoménologique, sans gènes. Je pense qu’il a été très utile …

    (bon je précise qu’on discute, je ne veux pas être trop affirmatif non plus)

  • @Tom: oui et non également. Jusqu’à maintenant, j’ai surtout eu des contacts avec deux espèces de biologistes :
    – Les premiers travaillent dans un domaine vieux de plus de dix ans, (au hasard, VIH et système immunitaire), et sont souvent persuadés d’avoir fait le tour de la question. Ils sont dans ce cas réticents à toute nouvelle approche, même si il est évident qu’en fait toutes les questions ne sont pas résolues dans le domaine en question.
    – Les seconds, même avec autant (ou plus) d’années de recherche derrière eux, travaillent dans un domaine encore relativement « récent », ou alors dans lequel des récents développements ont ouvert de nouvelles directions, (typiquement, l’épigénétique). Dans ce cas, ils sont beaucoup plus ouverts à toute nouvelle approche, puisqu’eux-mêmes travaillent sur des approches innovantes et qu’ils sont conscients des limites actuelles. Et là, tu peux parler théorie, simulations, etc., sans que cela ne leur fasse peur, bien au contraire.

    Bien sûr, il ne s’agit que de ma propre expérience, et il y a sans aucun doute des contre-exemples, mais cette répartition très claire m’a frappé à plusieurs reprises.

    Pour ce qui est de l’exemple en lien, c’est vrai qu’il est marquant, mais j’ose espérer qu’il n’est pas si représentatif que cela de la tendance générale. L’approche me semble quand même très « old school ». Dans le même contexte, je trouve par exemple le travail de Herzel plus subtil, (BMC Systems Biology, 2:22, 2008).

  • Tiens, en plus de ne pas être passé dans le commentaire original mes liens ne sont pas non plus passés dans mon message de correction… comme je ne voudrais pas avoir trop l’air de parler dans le vide, j’essaye une troisième fois : voilà le modèle simplifié de l’horloge de la drosophile (ils le disent eux-mêmes : le modèle réduit simplifie la compréhension) et l’étude théorique du chimiotactisme bactérien (je ne sais pas si tu connais cet exemple, Tom, mais je le trouve particulièrement joli).

    Par exemple, tu cites l’exemple de la drosophile. Il y a deux trois ans, il y a eu une manip qui montrait très clairement que TOUTES les protéines PER TIM restaient 6 h dans le cytoplasme avant de se jeter comme des sauvages dans le noyau. C’est ce que j’appelle une dynamique non triviale; ici on a clairement une espèce de transition non continue, presque une transition de phase et c’est ça le détail important. Mais ce genre de considérations est souvent absent de la plupart de ces modèles; on préfère tout de suite passer à une description avec des gènes, alors que cela aiderait à la compréhension de voir comment un modèle purement phénoménologique pourrait s’appliquer ici.

    D’accord, mais peux-tu développer plus ? Quels arguments phénoménologiques peuvent aider à comprendre pourquoi PER et TIM patientent 6 h dans le cytoplasme ?
    On peut imaginer facilement un modèle qui incorporerait une sorte « d’effet de seuil » pour permettre le passage des pores nucléaires, et on pourrait facilement rationaliser ce type de phénomène par une « fuite en avant » réductionniste (en ajoutant plus de molécules). Encore une fois, c’est laid. Mais c’est en principe testable, donc pourquoi pas ? (Je précise que je ne connais pas spécialement cette histoire : je veux bien croire que les arguments phénoménologiques soient meilleurs, mais je voudrais savoir pourquoi. Après, si ce que tu regrettes, c’est juste qu’on ne cherche pas du tout dans cette direction, OK ; je pense juste que 1) les modèles moléculaires mastocs ne sont pas parfaits mais ils ne sont pas non plus nuls et non avenus 2) ta thèse serait sacrément plus consistante si tu précisais quels types d’arguments phénoménologiques il faut considérer… mais j’imagine que si tu as avancé cet exemple c’est que tu as une idée derrière la tête ;-)).

    Il y aurait beaucoup à dire aussi sur l’entraînement à la lumière, mais je vais arrêter là car je vais finir par m’énerver ….

    Tu peux t’énerver. En ce qui me concerne, je ne suis ni un modélisateur, ni un spécialiste des horloges circadiennes, ni une drosophile. Pas de raison que je le prenne personnellement.

    Après tu parles des mutants. Mais là encore, c’est un biais réductionniste (c’est aussi un biais pratique). Comprendre un système, ce n’est pas comprendre tous ces mutants dans le détail; ce n’est pas parce qu’on connaît tous les mutants à un gène, deux gènes, qu’on va avoir déblayé le système.

    Mais je suis tout à fait d’accord (je ne dois pas être un contradicteur des plus stimulants sur ce coup-là) : ce que je disais en défense des gros modèles cinétiques, ce n’est pas qu’ils sont parfaits (ils ne le sont pas) mais 1) qu’ils sont néanmoins utiles (ce que tu balayes un peu du revers de la main en disant « il n’y a pas que les mutants » : d’accord, mais il y a aussi les mutants) 2) qu’ils peuvent paver la voie à une compréhension théorique plus générale, même si ce n’est pas immédiatemment apparent. Tu le dis toi-même avec ton histoire de double mutant qui met sur la piste d’une boucle indépendante : comment pourrait-on repérer ce type de phénomène, sinon en faisant d’une part de la biologie moléculaire et d’autre part des simulations de ladite boucle, pour vérifier qu’on en a cerné le fonctionnement ? Ensuite, on peut abstraire davantage… mais seulement ensuite.

    A la limite on s’en fiche des détails des gènes à l’intérieur; on s’en fiche même qu’il s’agisse de gènes.

    Moi, je ne m’en fiche pas. C’est grave ?

    Sinon, il y a un exemple magnifique de compréhension théorique de système très simple : le modèle horloge et front d’onde pour la somitogenèse. C’est un modèle purement phénoménologique, sans gènes. Je pense qu’il a été très utile …

    J’avais effectivement failli le citer 😉 Sans gènes, c’est vite dit : je ne sais pas qui aurait entendu parler du modèle horloge et front d’onde aujourd’hui si on n’avait pas découvert le FGF8. Mais les principes généraux ont été formulés à l’avance, c’est vrai. La même chose est vraie du modèle réaction/diffusion (qui a connu des heurs et des malheurs, et surtout des malheurs, mais qui a l’air de bien marcher pour des cas un peu anecdotiques mais significatifs comme Nodal/Lefty) ou de la rétroaction intégrale (identifiée par les ingénieurs depuis un certain temps). Maintenant, à chaque fois que ces schémas simples et efficaces sont retrouvés dans la réalité, on se rend compte que c’est plus complexe – qu’il y a plein de boucles accessoires, d’étapes de contrôles, etc. à rajouter au réseau, et il faut bien s’en remettre aux modélisations pour vérifier que le modèle ainsi « sophistiqué » conserve son pouvoir explicatif. Donc encore une fois, je pense qu’il faut plus voir ça comme un va-et-vient entre théorie et vérifications où le rôle des modélisations n’est pas négligeable dans la seconde étape… même si elles ne font pas tout à elles toutes seules.

  • @ coincoin : bon on est d’accord en fait !

    Je connais les papiers que tu cites, je les aime beaucoup.

    Pour PER-TIM, ce que tu dis serait une idée. Disons que pour connaître un peu ce domaine, il est très clair qu’un délai intrinsèque de 6 h, cela change un petit peu les propriétés dynamiques du système par rapport à un simple feedback négatif plus continu.
    Maintenant, je vais être honnête et parler un peu de moi : j’ai commis quelques papiers théoriques sur les horloges circadiennes, et c’est un domaine qui m’a un peu découragé dans le passé car j’avais le sentiment qu’il allait dans le sens du papier de Forger et Peskin plus haut (genre un gène ou une boucle = un papier), sans pour autant qu’on comprenne vraiment mieux ce qui se passe – je parle pour la théorie d’il y a quelques années , je suis moins en ce moment.

    Pour les mutants, je me dois de nuancer mon propos : ils sont utiles, certainement. Je veux dire que la connaissance et l’interprétation de tous les mutants n’est pas synonyme de compréhension du système; du coup à un moment il sera peut-être nécessaire d’arrêter de chercher de nouveaux mutants pour essayer de synthétiser un peu.

    Moi, je ne m’en fiche pas. C’est grave ?

    Oh la la, je sens que j’ai franchi la ligne jaune avec ce commentaire. Mes excuses aux lecteurs; je ne voulais pas être outrancier. Ce que je veux dire, c’est que le gène en soi n’est pas nécessaire à la compréhension du phénomène. Prenons un autre exemple tiré de la physique : la mécanique des fluides. On fait beaucoup de choses avec, c’est une théorie très puissante. Mais savoir que les fluides sont des assemblages de molécules est complètement irrelevant. Pire, si on cherchait à dériver la méca flu des atomes, on ralentirait la science, car on n’a aucune idée de la façon dont les molécules arrivent collectivement à produire ces équations compliquées, et tous les gens qui ont essayé se sont cassés les dents.
    Je pense qu’il en va de même dans certains aspects de la biologie, même proches de l’échelle génétique. Donc, je reprécise : on ne se fiche pas des gènes, mais un gène ou l’échelle des gènes en soi n’est peut-être pas pertinent pour étudier ou comprendre un phénomène, ce qui compte, c’est ce qui se produit phénoménologiquement.

    Je plussoie évidemment sur le va-et-vient entre théories et expériences.

  • OK. Je trouvais effectivement que ton amertume sur la complexité des modèles réductionnistes sentait un peu le vécu, d’où mon invitation à développer d’éventuelles idées… maintenant si c’est du matériel non publié (et potentiellement publiable), normal que tu ne puisses pas en dire plus ici et maintenant.

    Oh la la, je sens que j’ai franchi la ligne jaune avec ce commentaire. Mes excuses aux lecteurs; je ne voulais pas être outrancier.

    Penses-tu ! Si ces excuses sont sincères, t’inquiète pas, je disais plutôt ça en souriant : c’était juste histoire de rappeler que les modèles généraux sont utiles et intéressants mais que se souvenir des propriétés concrètes des objets sur lesquels on travaille, ça fait parfois découvrir des trucs inattendus (même si on peut les oublier temporairement pour faire un modèle), comme dans les travaux récents sur la diffusion de Bicoid, qui est à la fois un morphogène et pas vraiment ce qu’on attendrait d’un morphogène (grosse protéine qui diffuse très (trop) lentement). Ca en a mis certains sur la piste de complications potentielles (diffusion unidimensionnelle sur des filaments du cytosquelette plutôt que dans les 3D du cytoplasme) : dans ce contexte-là, évidemment, on ne s’en fiche pas que ce soit une protéine plutôt qu’un ion 😉

  • Salut Tom and cie,

    Bravo pour un billet très intéressant et un débat à suivre tout aussi passionnant. Deux petites contributions:
    -Il a l’air avéré que la biologie est à un tournant. Comme toujours à ce stade il y a ceux qui voient le vent tourner et orientent bien leur moulin et les autres. Dimitri et Tom ont l’air de se battre sur le sujet: est-on avant ou après le virage. Ben, un peu les deux sans doute. Déjà l’état d’avancement dans le virage à l’air d’etre tout de meme assez dépendant de la micro discipline en question, ça peut déjà en réçoncilier certains… Mais au delà, il n’est pas contestable que des gens très bien pensent comme Tom et Woese… le problème pour vraiment savoir si la communauté y croit c’est plutot de mesurer la difficulté de sortir des papiers dans ses domaines, la réticence à donner des sous et à embaucher des jeunes sur ses sujets. Quand un pur modèle de physique fera la couverture de Science ou Nature (tel l’ornitorynx, livrant à vos yeux ébais son précieux génome), là on pourra sans doute discuter.
    – La vidéo que tu montres Tom est génial, on dirait des petites betes avec un coeur qui bat, des yeux, des oreilles et surtout: des idées derrière la tete. Les ARN ressemblent à des vers. Ca me fait terriblement penser aux dérives du gène égoiste.
    Enfin, une dernière idée, pour le fun. Peut etre que finalement c’est Woese qui a une vision réductioniste, mais cette fois de la recherche. En effet, tel un écosystème subissant un pression evolutive, la communauté scientifique avance en ayant chacun de ses membres qui tente de trouver une niche. A terme, elle va aller vers les nouvelles idées nécessaires à une meilleure comprehension.. tout simplement parce qu’un jour un type tombera dessus, ou bien dix d’une coup… En plus on n’est non plus aussi contraint que l’evolution, au sens où on a du temps pour trouver (enfin, je veux dire ne pas trouver un truc aujourd’hui n’empeche pas fondementalement de le trouver demain, alors que bon, dans la nature une espece peut disparaitre). Bien sur pour nos chercheurs ce n’est pas si simple, parce que nous on a un certain age, un certain besoin d’argent, une famille…. Mais au niveau de la biologie, elle ne va pas mourir, biensur et demain, ou bien après demain, elle finira bien par le prendre ce virage.

    Voilà, Woese en ancetre d’éléphant qui rève d’une trompe…

    Bisous

    Nicole

  • @ coincoin

    OK. Je trouvais effectivement que ton amertume sur la complexité des modèles réductionnistes sentait un peu le vécu, d’où mon invitation à développer d’éventuelles idées…

    Oui, effectivement …

    Sinon, je ne veux ni vexer ni froisser personne; des fois dans le feu de la discussion on va trop loin. C’est pour ça que parfois il vaut mieux demander à effacer des commentaires.

    Encore une fois, cela dépend de ce qu’on veut étudier. L’exemple de bicoid est intéressant; je comprends très bien qu’on essaie de disséquer dans le détail la segmentation de la drosophile, je trouve cela très intéressant, j’aime beaucoup ce que font ces gens, et cela fait des mois que je me dis que je vais faire un billet récapitulatif dessus (notamment sur l’impact des physiciens sur ce domaine). Mais si on s’intéresse à l’évolution de la segmentation par exemple, je ne suis pas sûr que cela soit la meilleure stratégie dans la mesure où la très grande majorité des insectes sont à courte bande germinative, et dans la mesure où bicoid n’existe pas en dehors des mouches. C’est assez dingue d’ailleurs de se dire que si Wieschaus et Nüsslein-Volhard avaient fait leur screen sur autre chose que la mouche (genre tribolium ou un insecte plus primitif), tout le domaine aurait été probablement complètement différent, puisque le modèle canonique serait par exemple un insecte à courte bande. Cela interpelle, non ?

    @ Nicole : j’aime beaucoup cette vidéo, car elle est pleine de présupposés qu’on peut légitimement questionner. J’aime bien les bruitages derrière.

    Sinon, pour ta vision de la recherche, comme je disais plus haut sur la découverte de la segmentation, il y a une grosse part de hasard dans la recherche.

  • (au fait, Woese donne dans le papier des arguments et exemples biologiques que je n’ai pas développés pour ne pas alourdir le billet et ne pas ennuyer davantage les non biologistes, mais il illustre ce qu’il dit sur la traduction, sur la classification des bactéries – notamment l’ « erreur » de la dénomination procaryote)

  • @Tom : pour la segmentation, en effet, on a été piégé par le choix de l’organisme modèle. Comme on a pris un organisme se développant très rapidement et de façon robuste comme modèle du développement, on a étudié une espèce… très particulière, qui n’est représentatif ni du mode de fonctionnement évolutivement originel des insectes ni de la majorité d’entre eux. Le même gag a eu lieu récemment avec le poisson-zèbre et la formation de la nageoire (si la troisième phase d’expression des gènes Hox en était absente, ce n’est pas parce que les tétrapodes l’avaient « inventée » pour fabriquer des doigts mais parce que le poisson-zèbre l’avait perdue pour se simplifier la vie). Bref, faut se méfier des organismes trop simples à étudier 😉

    Cela dit, le mode de segmentation de la drosophile est quand même intéressant d’un point de vue évolutif, pour plein de raisons. D’abord, il tord le cou aux vieilles idées haeckeliennes de récapitulation et même à l’idée plus subtile que les premiers stades du développement seraient des sanctuaires de conservation que l’évolution ne pourrait pas modifier (idée qui reste valable dans ses grandes lignes, mais avec de grosses exceptions comme celle-là). Ensuite, comme ça contredit l’idée intuitive que « l’on ne peut pas bricoler les bases même de l’établissement du plan d’organisation sans que tout ne s’effondre », ça incite à aller chercher comment a pu se faire ledit bricolage sans que, justement, tout ne s’effondre. Je ne sais pas si tu connais le joli papier de Salazar-Ciudad et al (en deux parties) sur l’évolution des mécanismes de segmentation : ils ont montré par des simulations que l’évolution avait d’abord tendance à inventer des mécanismes de type « horloge et front d’onde » (plus facilement évoluables) mais avait aussi fortement tendance à les remplacer par des modèles instructivo-hiérarchiques (plus robustes et plus aisément « bricolables ») dès qu’elle en avait l’occasion – en particulier dès qu’on lui fournissait un syncytium. Bref, de la belle biologie théorique qui émerge du cambouis moléculaire (et qui en plus tient bien la route puisque depuis qu’ils ont publié, les données laissant fortement soupçonner que la segmentation des arthropodes se faisait au départ sur le mode « horloge et front d’onde » se sont accumulées). C’est-y pas beau ? 😉

  • « si la troisième phase d’expression des gènes Hox en était absente, ce n’est pas parce que les tétrapodes l’avaient “inventée” pour fabriquer des doigts mais parce que le poisson-zèbre l’avait perdue pour se simplifier la vie »

    c’est vraiment bizarre comme formulation. Sans vouloir vous reprendre, moi je ferais attention, avec ce genre de phrasé, s’agissant de biologie du développement. Les tétrapodes ne fabriquent pas de doigts, et les gènes hox non plus. Les gènes hox modulent l’identité des rayons digitaux, qui sont le fruit d’une instabilité de condensation chondrogénique qui peut produire des quantités de rayons à la pelle, potentiellement en nombre infiniment supérieur aux gènes hox. Les gènes hox ne sont pas responsables de l’existence des rayon digitaux, ni de leur nombre.

    A partir du moment où les gènes hox sont dans toutes les cellules, le fait qu’ils soeint « repris » ou pas ailleurs pose une vraie question fondamentale. Ou bien on suppose qu’il y a une autre boucle d’inductions quelque part qui re-sollicite fortuitement les mêmes gènes hox, ou bien il y a quelque chose de contextuel, lié aux conditions aux limites locales qui, de fait, maintiennent l’activité de ces gènes. Pour Duboule et Zakany, l’outcome des gènes Hox est en fait purement contextuel, et pas très homeotique. Par ailleurs, l’idée même que des gènes hox s’expriment à la queue-leu-leu de façon collinéaire fait implicitement l’hypothèse que les animaux sont 1D (pas implicitement d’ailleurs, c’est explicite dans tous les dessins, et formulé exactement comme ça dans les papiers de Duboule)

    donc, bon, faut déconstruire un peu le discours de la biologie du développement

  • @ vf : ce qui est aussi fascinant dans cette histoire d’animaux 1-D, c’est que les gènes Hox sont allumés au moment des mouvements cellulaires compliqués dans la gastrulation (cf notamment Iimura et Pourquié). En fait ils suggèrent même si je comprends bien qu’en quelque sorte ce sont les Hox genes qui disent aux cellules à quel moment gastruler. Du coup, c’est peut-être essentiellement physique (on pourrait imaginer du cell sorting en fonction des expressions génétiques qui aboutissent à un joli pattern 1-D, Glazier a proposé un modèle comme ça pour rendre compte des mouvements cellulaires il me semble). Un truc qui n’est pas clair non plus pour moi est cette histoire de colinéarité temporelle : en fait, une cellule exprime-t-elle tous les Hox genes successivement ou plutôt exprime-t-elle un seul set de Hox genes ? En d’autres termes, la colinéarité est elle uniquement au niveau des cellules ou au niveau de l’organisme tout entier ? J’ai bien l’impression que c’est le deuxième cas ; mais dans ce cas j’ai un peu de mal à imaginer comment coordonner tout cela.

  • Faut lire les papiers en détail…hélas
    Les gènes de morphogenèse (franchement, c’est abusif, si le syncitium était pas 1D avant que ça démarre, les gènes feraient des carrés ou tout autre chose que des bandes), ou bien il s’expriment de façon 1D, ou bien ils ne jouent pas ou très peu de rôle (comme on dit pudiquement, ça définit « l’identité », d’un processus de segmentation-morphogenèse qui existe indépendemment; exemple: les gènes hox ça ne joue aucun rôle dans le nombre de doigts, prenez une souris gli3-/-, elle a dix doigts au lieu de 5, Acanthostega a 8 doigts au lieu de 5, mais comme l’a bien noté Tabin, Acanthostega a 8 doigts mais seulement 5 types de doigts, donc le nombre de doigts est pas fixé, mais à la rigueur leur identité). moralité : les animaux sont des touffes d’axes 1D (le tronc, les membres), dont l’origine est purement physique (elle est là avant que ne s’expriment les gènes hox), et n’a rien à voir avec des gènes hox (c’est le flambage de von karman au moment de l’extension convergente qui crée l’axe 1D des vertébrés, voir la photo dans Meier et Packard (S. Meier and D. Packard, Morphogenesis of the cranial segments and distribution of neural crest in the embryos of the snapping turtle, Chelydra Seprpentina, Dev. Biol., 102, 309-323 (1984).) ; pour les mouches, c’est le syncitium qu’est là dès le départ). Les gènes hox eux-mêmes, ça fait pas grand chose, sauf que « on » à l’impression que ça fait beaucoup, parce que c’est difficile de faire le lien mental entre les valeurs des parmètres, et les résultats morphologiques. Regardez une patte ou une antenne, c’est pareil, au fond, allez voir la figure 15.46 du chapitre 15 p 570 Genetics of axis specification in Drosophila, ça montre une antenne et une patte et la correspondance de chacune des parties, et toute la discussion sur la différence entre une antenne et une patte, et comme c’est génial les gènes hox, devient un peu moyenne.
    Sur un vertébré, les gènes hox n’ont pas d’effet homéotique dans les membres, et les effets homéotiques le long du corps sont très modestes (genre la queue qui remonte d’une vertèbre). Les gènes hox sont par définition dans toutes les cellules.
    Si la cascade de colinéarité était temporelle, toutes les cellules finiraient par exprimer tous les gènes, au fil de l’expression des gènes, partout. je connais pas le papier de Glazier, ah si, c’est celui avec des différentiels d’adhésion cellulaire, c’est pas plutôt steinberg?, ça fonctionne comme une tension de surface effecive, mais ici, le cell sorting je pense pas que ça marche parce que y’a pas de cellules balistiques qui traversent pour aller rejoindre leur bande de loin (voir par exemple le papier de Thorogood et Wood sur « patterns of cell behaviour underlying somitogenesis and notochord formation in intact vertebrate embryos » Developmental dynamics 201, 151167 (1994). Après l’extension convergente, quand la ligne médiane a plié, le pattern de cellules est gelé, les bandes se forment in situ.
    Donc il ne reste pas grand chose, ou bien c’est des bandes de gradients chimiques, ou bien c’est des contraintes. j’ai ma petite idée mais bon. Cest passionnant, mais toute la rhétorique habituelle est à revoir. L’idée même qu’un gène « induit quelque chose », est complètement erronée. C’est un paamètre d’un phénomène physique (quand on voit l’antenne et la patte, si on dit le gène antennapedia a induit une patte au lieu d’une antenne, on veut juste dire que antennapedia c’est débrouillé pour étirer l’antenne comme de la guimauve => encore un truc 1D)

  • Les tétrapodes ne fabriquent pas de doigts

    Vous coupez un peu les cheveux en 27 sur ce coup-là 😉

    et les gènes hox non plus

    Ai-je écrit que les gènes Hox fabriquaient des doigts ? Non. J’ai écrit le contraire.

    Les gènes hox ne sont pas responsables de l’existence des rayon digitaux, ni de leur nombre.

    Vous savez, c’est pareil, ça dépend du sens qu’on attribue au mot. « A est responsable de B » peut être légitimement tenu pour équivalent à « si A est absent, B est absent ». Donc il y a bien un sens valable selon lequel les gènes Hox sont responsables de la formation des doigts, au sens (faible) où ils sont nécessaires et aussi au sens (un peu plus fort) où ils sont spécifiquement nécessaires à l’apparition des doigts (si vous enlevez Hoxa13 et Hoxd13, vous perdez les doigts mais aucune autre structure du membre). Si ce que vous voulez dire est qu’ils ne sont pas suffisants, c’est vrai, mais tout le monde est déjà d’accord là-dessus.

    Les gènes hox modulent l’identité des rayons digitaux, qui sont le fruit d’une instabilité de condensation chondrogénique qui peut produire des quantités de rayons à la pelle, potentiellement en nombre infiniment supérieur aux gènes hox.

    Oui et non. C’est compliqué. Il y a effectivement un consensus pour dire qu’une des fonctions principales des gènes Hox est modulatrice de l’identité. Par contre, ils sont aussi indispensables à l’apparition et au développement des condensations chondrogéniques : sans Hox(a/d)13, vous ne condensez jamais donc il y a aussi une fonction dans l’initiation de la formation des doigts.
    Par ailleurs, je trouve votre remarque « en nombre potentiellement infiniment supérieur aux gènes hox » exacte mais étrange : personne n’a jamais dit que la correspondance était du type un doigt = un gène.

    Ou bien on suppose qu’il y a une autre boucle d’inductions quelque part qui re-sollicite fortuitement les mêmes gènes hox, ou bien il y a quelque chose de contextuel, lié aux conditions aux limites locales qui, de fait, maintiennent l’activité de ces gènes.

    Je ne suis pas sûr de très bien comprendre l’opposition « induction/contextuel ». L’induction, c’est toujours contextuel (la nature d’une cellule change à cause du contexte chimique ou – oui – physique dans lequel elle se trouve). Le contraire de « quelque chose de contextuel » serait « quelque chose d’intrinsèque » (peu importe le contexte, la cellule exprime forcément le gène hox à cause de son hérédité ; à l’extrême, on pourrait faire remonter ça à une hétérogénéité de la cellule-oeuf. Je ne pense pas du tout que ce soit le cas pour l’expression des gènes hox dans les membres).

    Pour Duboule et Zakany, l’outcome des gènes Hox est en fait purement contextuel, et pas très homeotique.

    Maintenant, le contraire de « contextuel », c’est « homéotique » ?? Dans le genre oppositions saugrenues, je préfère encore Ionesco (« L’automobile va très vite, mais la cuisinère prépare mieux les plats »). A quel papier de Duboule et Zakany faites-vous référence ?

    Par ailleurs, l’idée même que des gènes hox s’expriment à la queue-leu-leu de façon collinéaire fait implicitement l’hypothèse que les animaux sont 1D (pas implicitement d’ailleurs, c’est explicite dans tous les dessins, et formulé exactement comme ça dans les papiers de Duboule)

    Les membres des tétrapodes sont 1D. Ou plutôt, le motif d’expression des gènes Hox dans les membres des tétrapodes est 1D. Mais pas « les animaux » 🙂 Ni même les membres : je ne sais pas, vous pouvez élargir un membre sans l’allonger (palette natatoire de tortue) ou l’allonger sans l’élargir (cheval), c’est déjà du 2D.

    Aussi, sur le rôle dans le nombre de doigts :

    omme on dit pudiquement, ça définit “l’identité”, d’un processus de segmentation-morphogenèse qui existe indépendemment; exemple: les gènes hox ça ne joue aucun rôle dans le nombre de doigts, prenez une souris gli3-/-, elle a dix doigts au lieu de 5

    Prenez une souris où on a supprimé Hoxd12 et Hoxd13, et elle a également dix doigts au lieu de cinq…

  • @coincoin, seulement

    merci pour vos précisions

    permettez moi de dire d’abord que je ne vous veux aucun mal, et que j’essaie simplement de montrer comment raisonnent les physiciens (disons, un physicien) sur le même problème. C’est en rapport avec la question des modèles phénoménologiques, soulevée par Tom.

    Si nous sommes d’accord pour les doigts, la question devient alors, c’est quoi un doigt?, c’est quoi un mécanisme capable de produire des dizaines de doigts d’un coup, des doigts miroirs, des doigts courts, ou longs, avec deux phalanges ou des dizaines etc.. C’est à ça que répond la physique. la réponse, malheureusement, implique de dire : ça n’ a aucune importance que ce soit Hox13a ou autre chose. Sur une autre planète ,ce sera un autre gène. Le dépouillement méticuleux des gènes ne répond pas à cette question, et quand elle contribue à y répondre, il aboutit à l’écriture de modèles, qui montrent que ça aurait pu être autrement (NB les souris shh-/- ont 1 seul doigt, mais elles ont un doigt). C’est particulièrement sensible quand je vous dis « sans gli3, on passe de 5 à 10 doigts », et vous me répondez et alors, sans hoxd12 t hoxd13, on passe à 10 doigts aussi. Là il y a 2 attitudes : penser que gli3 et hod12 sont dans le même pathway qu’on va décunuter tous ensemble en bossant encore plus, ou bien : STOP, ça n’a donc aucune importance de savoir si c ‘est gli3 ou Hoxmachin : c’est un problème d’accrochage de fréquence (comme dans les arêtes des soles, qui doublent à environ 3 centimètres de l’arête centrale). C’est également sensible dans l’emploi constant de l’expéression « redondance » « rescue » en génétique, qui veut bien dire qu’on peut avoir les mêmes effets avec des gènes différents. ça peut être une questioons d’inductions diverses, comme ça peut être autre chose: la nature physique du phénomène

    l’expression « contextuel » veut dire que avec strictment le même pathway, vous faites un animal avec pattes ou sans pattes, modulo un événement antérieur comme le prolongement ou pas de l’extension convergente, qui, elle, ne dépend pas des gènes hox. Donc ce n’est pas du tout évident que ce soit un truc vachement ciblé dans les colinéarités qui soit la cause de l’apparition des pattes (d’ailleurs le poisson qui a les mêmes colinéarités que les tétrapodes et pas de pattes, comment il s’appelle déjà, le papier de tabin l’année dernière).

    Pour votre exemple de pattes courtes ou larges. Aîe aïe aïe, mauvaise pioche. Vous me donnez un exemple qui abonde dans l’autre sens : dans ce cas, il suffit de faire un changement de variable et de considérer comme paramètre la somme H+L, et vous avez un animal à patte large, mais courte, ou un animal à patte longue, mais étroite. Je dis pas ça pour vous blésser, hein. Mais les physiciens raisonnent constamment comme ça. Je peux vous montrer des exemples à la pelle d’évolutions d’animaux dont les pattes sont de toute évidence alongées à un seul degré de liberté.
    Je suis d’accord qu’entre spécialistes, on sait bien que les gènes Hox, ça a bien l’air de s’exprimer de façon 1D. Mais faut pas le prendre à la légère : c’est très grave. Attendez que ça diffuse dans le grand public, vers la fondation templeton ou l’UIP et vous allez voir l’usage qu’ils vont faire de ça, j’ose à peine en parler. C’est la définition même d’un sens de l’évolution : des duplications de gènes au fil du temps, qui allongent des séquences, qui mappent sur un animal à un seul degré de liberté. Est-ce que vous comprenez ce que je veux dire? La mouche a 8 gènes Hox, la souris 39. Vous voyez ce que ça pourrait donner comme idées aux téléologistes ? Va falloir se préparer à de gros orages.

    Duboule et Zakany, oui, oui, je vais vous chercher la référence

    Bonne soirée

  • @ vf et coincoin : merci pour vos commentaires en tous cas.

    Je n’y connais pas grand chose à  la formation des doigts, mais j’aime bien l’explication sur ce qu’est un modèle phénoménologique, à  savoir :

    ca n’ a aucune importance que ce soit Hox13a ou autre chose. Sur une autre planète ,ce sera un autre gene. Le dépouillement méticuleux des gènes ne répond pas à cette question, et quand elle contribue à  y répondre, il aboutit à  l’écriture de modèles, qui montrent que ça aurait pu être autrement

    qu’on complète par :

    C’est également sensible dans l’emploi constant de l’expéression “redondance” “rescue” en génétique, qui veut bien dire qu’on peut avoir les mêmes effets avec des gènes différents. ça peut être une questioons d’inductions diverses, comme ça peut être autre chose: la nature physique du phénomène

    Cela rejoint ce que je disais plus haut sur le fait qu’à  la limite on se moquait des gènes. Ce qui compte (dans une modélisation physicienne du développement en tous cas) ce n’est pas tant la nature du ou des gènes que ce qu’ils font (ou ne font pas), que ce qui se passe, de façon phénoménologique. Et on a intérêt à  décrire cela le plus simplement possible si on veut comprendre le niveau d’organisation supérieur (enfin là encore c’est le point de vue physicien). Et à continuer encore à des échelles supérieures. Notons d’ailleurs que c’est aussi l’approche de Salazar-Ciudad et al dont coincoin parle plus haut (même si je ne suis pas un grand fan de ce papier pour des raisons un peu techniques).

    Je vois peut-être midi à  ma porte, mais c’est je pense de l’ordre de la nouvelle biologie que défend Woese, c’est cela regarder vers le haut. Et en cela je pense aussi que parfois, se focaliser trop sur les gènes obscurcit plus le paysage qu’autre chose. Attention, les gènes comptent, mais on n’a probablement pas besoin de connaître tout le détail du réseau pour comprendre et faire des prédictions. En ce sens d’ailleurs, il ne s’agit pas d’enterrer la bio mol, qui reste l’approche dominante (voir quasi exclusive, elle n’a d’ailleurs pas vraiment besoin d’être défendue), mais d’essayer de faire la place à  d’autres approches qui, à mon avis, seront très fructueuses à  l’avenir.

    Sinon, pour le syncitium, on parle de la droso uniquement, n’est-ce pas ?

    La mouche a 8 gènes Hox, la souris 39. Vous voyez ce que ça pourrait donner comme idées aux téléologistes ? Va falloir se préparer à  de gros orages.

    Je suis à peu près sûr que quelqu’un a déjà  dû y penser de ce côté là , non ?

  • @vf : je suis bien d’accord sur le principe des modèles phénoménologiques. Seulement, je ne suis pas certain qu’un modèle purement physique arrive à rendre compte de la formation des doigts, c’est tout. Il y a bien un aspect physique au phénomène (après tout les cellules bougent, le tissu grandit, etc.) mais la causalité biochimique sous-jacente peut être très complexe et s’avérer déterminante. On ne peut pas le savoir tant qu’on n’a pas regardé. Prenons un exemple un peu trivial : le réflexe achiléen est un phénomène en surface purement mécanique, mais la causalité sous-jacente est profondément chimique, avec tous les problèmes d’influx nerveux, de changements de conformation des protéines, etc. qui aboutissent à la contraction musculaire. A mon avis le développement, c’est (au moins par certains aspects) un peu pareil : vous regardez, vous voyez des mouvements, mais si vous creusez vous vous apercevez qu’à chaque petit mouvement dans un coin, vous avez une batterie de protéines différentes qui dialoguent pour autoriser, orienter et éventuellement interrompre ce mouvement. Que le motif d’ensemble qui émerge de cette causalité complexe évoque un écoulement hyperbolique, je veux bien vous croire, mais ça n’oblitère pas la complexité de la causalité sous-jacente, qui est avérée. Quand je disais à Tom « moi, je ne m’en fiche pas » c’était une boutade, mais qui traduisait vraiment mon point de vue : la causalité sous-jacente me paraît plus importante/intéressante à étudier (même si oui, c’est compliqué et on ne comprend pas tout) que les régularités du phénomène de surface, mais c’est en partie un choix subjectif. Comme vous dites souvent (avec une pointe de goguenardise pour votre part, mais pour le coup je le dis très sérieusement), c’est une différence de culture.

    @Tom : si tu as le temps de développer ce qui t’ennuie dans le papier de Salazar-Ciudad et al., n’hésite pas, ça peut être intéressant. Si ça t’ennuie de dire ce qui t’ennuie, pas grave :p

    Quant aux pattes à un degré de liberté, non, je n’y crois pas trop : la largeur et la longueur peuvent varier indépendamment, avec toutes les combinaisons possibles entre longue/courte et large/étroite. Si vous arrivez à me placer ça sur une échelle unidimensionnelle, je serai très étonné (remarquez, en principe vous pouvez toujours, R² est en bijection avec R après tout :p mais ça n’empêche pas que le problème est à deux degrés de liberté).

    La mouche a 8 gènes Hox, la souris 39. Vous voyez ce que ça pourrait donner comme idées aux téléologistes ? Va falloir se préparer à de gros orages.

    Anticyclone : le poisson-zèbre en a 60.

    Ca ne marche pas du tout, cette idée de « duplication des gènes Hox = accroissement de complexité 1D » : les nouveaux gènes Hox s’expriment de façon superposée avec les anciens, pas à la queue-leu-leu. Ca crée des possibilités de combinatoire, c’est une idée dans l’air, mais pas de « prolongement » unidimensionnel d’une tendance orthogenétique. Ca a déjà été proposé, pour les insectes, par Lewis (qui s’est dit qu’en supprimant les gènes Hox de la drosophile on faisait une larve aux segments tous identiques, comme un mille-patte, et que l’évolution des insectes s’était donc sûrement faite à l’envers : par ajout de gènes) et on s’est aperçu que c’était faux. L’UIP peut bien apprendre n’importe quoi sur les gènes Hox, je crains fort que ça ne me fasse ni chaud ni froid.

  • on peut en débattre, et c’est très bien, mais le sens de l’évolution sort du brouillard, amha.

    C’est assez facile de faire une main, à peu près complète mésenchyme et épithélium), avec une seule équation. Deux équations pour ajouter les muscles.

    Le papier de Zakany et Duboule c’était:

    J. Zakany and D. Duboule, Current Opinion in Genetics & Development, 17, 359 (2007).

    « Altogether the similarities (in regulation) and differences
    (in functions) observed for Hox genes between the main
    body axis and the limb patterning illustrate the rather
    nonspecific functional outcome of this genetic system and
    its flexibility to be co-opted, at various times, in different
    contexts. Although the central molecular mechanism (i.e.
    to dispatch a set of molecular cues in time and space) is
    used essentially unmodified, both the upstream regulators
    and the downstream effectors may be different and
    adapted to the local context. »

  • Je ne comprends pas comment on peut encore soutenir des approches réductionnistes du type « la compréhension des mécanismes élémentaires nous donnera facilement la compréhension du tout », sans plus de justification, alors qu’on sait que même dans des systèmes complètement formels et avec très peu de mécanismes de base (lambda-calcul, machines de Turing, etc.) on ne peut déduire le comportement final de la description des mécanismes élémentaires.

    • Je suis bien d’ accord avec toi, mais même en physique, l’idée n’ a pas encore percolé complètement (cf les fantasmes de « théorie du tout »). Alors en biologie …

      • Mais même si on avait une théorie du tout, on se retrouverait avec un fatras d’équations que l’on ne saurait de toute façon par résoudre sauf dans des cas idéaux simples, non ?

        • Oui, c’ est bien pour ça que je mets des guillemets à « théorie du tout ». On ne sait même pas exactement comment une goutte d’eau s’étale, alors … (cf J.C. Bird, S. Mandre, and H.A. Stone (2008). « Short-time dynamic of partial wetting. » Phys. Rev. Lett. 100, 234501 )

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