Réflexions épistémiques sur la notion de fonction en biologie.

Les perspectives en biologie, liées au séquençage des génomes, soulèvent avec acuité des questionnements réservés jusqu'ici à quelques penseurs, visionnaires au sein de la discipline. Ces interrogations concernent l'objectivité intrinsèque des gènes, tant du point de vue de leur structure (les gènes ont-ils une réalité en tant que entités matérielles ? sont-ils assimilables à de l'information traitée par un programme, constituent-ils un programme ?) que de celui de leur fonction [comment qualifier la ou les fonctions des gènes quand des fonctions distinctes peuvent être assurées par un même gène (on parle de pléïotropie) ou quand une même fonction peut être assurée par des différents gènes (on parle alors de redondance)].

Le fait même de ces interrogations affaiblit la conception particulaire du gène, non tant par une mise en cause de la notion mendélienne de trait héréditaire insécable [on sait désormais que les gènes sont divisés en unités " activables " (les exons) et " non-activables " (les introns)], que par la difficulté à en décrire les fonctions ; la stricte notion d'attribut ontologique  s'avérant inopérante. A cet égard, il faut bien reconnaître que cette difficulté à qualifier " une fois pour toute" la notion de fonction n'est pas inhérente à la biologie. Isolé de sa formulation ensembliste qui a tout élément de E fait correspondre un élément de F, le concept de fonction dépasse le statut ontologique de l'objet auquel il s'applique, il est qualifiée par l'environnement dans lequel il opère, les changements sur lesquels il opère et les finalités pour lesquelles il opère ! Appréhendé par son fonctionnement, les limites du gène vu comme objet se font jour.

Une autre difficulté avec la notion de gène provient d'une pratique exagérée de la métaphore de " programme  génétique ". Cette attitude a conduit toute une génération de biologistes à se persuader, et à persuader médias et grand public, que des propriétés figées dans l'ADN - à la manière d'une hiérarchie d'instructions - devaient commander l'exécution d'un programme, le programme génétique ! Cette hypothèse pivot de la biologie moléculaire revient à transférer tout le pouvoir explicatif sur la structure des gènes dont la connaissance doit livrer la clé des " mystères " de la vie. Cette "croyance" est à l'origine du séquençage des génomes. Sans vouloir nier l'importance des avancées dues à une approche analytique de la biologie, une critique épistémique interne doit être conduite pour accompagner les formidales avancées qu'augure l'instrumentalisation à grande échelle de la biologie.

Une autre métaphore abusive a consisté à assimiler le génome à un " livre" dont les gènes serait les mots. Dans ce contexte, l'extension d'usage de la notion de "code génétique " en a fait une sorte de " pierre de rosette " suggérant une symétrie parfaite entre génotype et phénotype, une fonction étant nécessairement sous la dépendance d'un gène et un seul, et réciproquement. La mise en évidence des maladies monogéniques et le succès médiatique associé à l'identification du gène correspondant (ex : myopathies) a accentuée cette représentation simplificatrice : un gène-une fonction.

Eléments préliminaires pour une critique épistémique interne.

Le gène et ses acceptions

Le gène-objet

Le gène-objet est constitué d'ADN, un des composants les plus inertes du vivant ; il est décrit par des attributs arbitraires : une longueur, une position, une composition chimique, etc. Il peut être unique ou appartenir à une famille de gènes apparentés, être spécifique à une espèce ou largement réparti entre les espèces et conservé au cours de l'évolution ; son activité peut-être ubiquitaire (répartie dans tout l'organisme) ou limitée à un type tissulaire (cœur, cerveau, etc.) et/ou à un intervalle de temps. Le gène-objet est séquençable, remplaçable (ex : par thérapie génique), modifiable. Le gène perçu comme une chose constitue une des briques élémentaires dans une vision mécaniste des organismes vivants.

Le gène-information

L'information contenue dans les gènes s'exprime, au niveau littéral, sous la forme d'une séquence de quatre lettres (les quatre nucléotides A, T, G, C, de l'ADN) ; ce vocabulaire " nucléique " à 4 lettres peut être traduit en un autre vocabulaire à 20 lettres, " protéique ". Le code qui permet de passer du vocabulaire nucléique au vocabulaire protéique est le  " code génétique ", en cela, il est assimilable à un dictionnaire, il renseigne peu ou pas sur la syntaxe du langage utilisé. Toutefois, l'usage préférentiel de certains codons (autorisé par la dégénérescence du code génétique) introduirait une certaine syntaxe en permettant la distinction entre formes homonymes (comportement, localisation, etc).

Le gène-programme

Le gène-programme est fondé sur l'hypothèse de règles d'utilisation (un vocabulaire et sa grammaire) incluses dans le gène et/ou son environnement. Des données récentes viennent accréditer la thèse d'un " code architectural ", superposé au code génétique, et constitué de motifs architecturaux, des déformations. En effet, loin d'être un long fil rectiligne, l'ADN (et par voie de conséquence, les gènes qui y sont " enchâssés ") est soumis à toutes sortes de contraintes imposées par ses propres paramètres physico-chimiques, mais aussi par l'environnement (chromatine) ; ces déformations seraient interprétées comme des signaux pour gérer l'activation différentielle du génome.

Le gène-en-action

Le gène-en-action, c'est la transition du gène comme entité matérielle au gène comme entité fonctionnelle en cause dans le déploiement des phénotypes " possibles ".

Comment doit-on le décrire? Comment doit-on le représenter? Dans quel paradigme? c'est tout l'enjeu de cette réflexion d'enrichir les représentations gène fonctionnel

Le gène et ses paradigmes

(en préparation)

• L'école internationale. " Computational sciences for Complex Systems in Biology " (Rovereto (TN), Italy 17-24 April 2004 ,) :
  
  "The school aims at establishing an interdisciplinary research community on foundational theories and tools for information flow and computation in systems biology. Its scope covers modelling techniques as well as formal tools to analyze and simulate the dynamic behavior of complex biological systems". School directors. Corrado Priami - University of Trento, Italy (Computer Science) & Magali Roux-Rouquiè - Institut Pasteur and CNRS, France (Biology)