QU'EST CE QUE LE VIVANT?

QU'EST CE QUE LE VIVANT?

Introduction

Le terme « science du vivant » est apparu en 1800, crée simultanément par Jean-Baptiste Lamarck et Treviranus.

L’aspect scientifique n’est arrivé qu’après l’aspect philosophique.

Histoire et philosophie des sciences du vivant

- Galilée et Descartes ont travaillé sur les propriétés du vivant au 17^ème siècle. [Les secrets du vivant] D’après eux, le vivant est un ensemble de propriétés physico-chimiques, c’est le principe du « mécanisme ». En opposition à cela, les vitalistes pensent plutôt que la vie est une matière animée d’une force vitale qui s’ajoute aux lois de la matière.

- Au 17ème siècle, René Descartes (philosophe), Marcello Malpighi (anatomiste), Francesco Redi (naturaliste) et Hermann Boerhaave (médecin hollandais) ont décrit les êtres vivants comme des machines, constitués de ressorts et de poulies. C’est l’interprétation mécaniste du vivant.

- Selon l’animal-machine, de René Descartes les animaux ne sont doués de conscience ni de pensées ce qui les différencient de l’homme. D’après eux, l’animal serait incapable

d’exprimer un sentiment et leurs cris ne seraient que des dysfonctionnements mécaniques.

Malgré tout, les progrès d’aujourd’hui dans la recherche de la compréhension des

comportements animaux montrent que certains animaux (comme le bonobo) auraient une certaine forme de pensée.

- Plus tard, la simplicité du mécanisme, trop réducteur, empêche la comparaison de l’être vivant à la matière inerte. Mais les modèles portant sur l’analogie avec des dispositifs artificiels perdurent.

- Par la suite, on a une approche vitaliste par Georg Ernst Stahl dans la seconde moitié du 18^ème au 19^ème. Le vitalisme apporte une approche différente des êtres vivants où il inclut un principe vital et spirituel. Tous les phénomènes du corps humain ne peuvent pas être

comparés à des machines comme l’irritabilité des muscles par exemple.

- Pour Aristote, l’âme est le moteur des êtres vivants et le corps n’est que de la matière. Elle serait composée de 3 parties, l’âme végétative, sensitive et intellectuelle.

- Pour les naturalistes ces phénomènes, comme l’irritabilité, sont inexplicables et pour pouvoir progresser dans la science du vivant, il faut abandonner l’idée de chercher des explications.

La révolution moléculaire

- Le deuxième temps fort a été la révolution moléculaire au milieu du 20ème siècle. Elle a été marquée par la participation de nombreux physiciens et mathématiciens pour la construction de machines permettant d’étudier les macromolécules du vivant (ultracentrifugeuse, appareil d’électrophorèse, microscopes électroniques). La plus grande partie des physiciens faisaient de la physique quantique.

- En 1944, Erwin Schrödinger s’est intéressé à l’origine de l’ordre chez les êtres vivants. Il pensait que l’origine était dans la structure moléculaire particulière des gènes et des chromosomes, qui semblait avoir un rôle dominant dans la constitution du vivant. Ils sont les porteurs d’une information transmise de génération en génération.

- Entre les années 1940 et 1960, les biologistes moléculaires ont développé les pensées de Schrödinger et ont donné une forme chimique aux macromolécules du vivant. Les cellules vivantes possèdent des agents actifs qui sont les protéines. Elles sont synthétisées par une autre macromolécule qui est l’ADN. C’est à cette période qu’à commencer les études sur cette molécule. Nous les verrons plus en détail dans la deuxième partie.

- La révolution moléculaire a donc apporté une nouvelle approche à l’étude du vivant en expliquant les phénomènes du vivant par l’action mécaniste des molécules qui le constituent. [Les secrets du Vivant] Ces mécanismes sont identiques chez tous les êtres vivants. Dans les années 1960, les biologistes moléculaires étaient convaincus d’avoir découvert « le secret de la vie ». Le principe constitutif du vivant était le code génétique.

Pendant quelques années, cette découverte est restée théorique.

- Puis dans les années 1970, les outils moléculaires ont permis de changer les propriétés de certains êtres vivants en modifiant leur gène. Ils ont par exemple permis aux bactéries de synthétiser des protéines humaines ou aux plantes à produire des substances leur permettant de lutter contre les agents pathogènes. A partir de cela, ils ont voulu comprendre le rôle des gènes dans le développement et le fonctionnement de l’organisme.

- Un problème s’est alors posé. Comment le langage humain est-il apparu alors qu’il n’y avait aucun signe d’une origine biologique ? Le code génétique n’implique pas le fait qu’il ait un langage. [écouter www.franceculture.fr/player/reecouter?play=3679141]

Biologistes moléculaires VS spécialistes de l’évolution

- Au début des années 1960, nous avons deux conceptions différences sur le vivant.

Simultanément, plusieurs articles de biologistes de l’évolution, dont Ernst Mayr et George Simpson, montrent les limites de l’explication moléculaire du vivant. Pour les biologistes moléculaires, les propriétés du vivant sont expliquées par des mécanismes

macromoléculaires, c’est une chaine de causalité dont chaque maillon est l’interaction entre une ou quelques molécules. Pour les biologistes des populations, ce sont les avantages des propriétés de ces êtres vivants qui leur ont permis, à un moment et dans un environnement particulier, d’exister.

- Pour montrer cela, Mayr dans un article en 1961 a pris l’exemple de la migration des oiseaux. Il dit que si les oiseaux ont migré, c’est à cause des changements climatiques ou d’éclairement qui ont créé des modifications physiologiques. Il migre aussi pour avoir plus de nourriture et donc augmenter son taux de survie et aussi de reproduction. Ce phénomène est expliqué par la sélection naturelle et par le darwinisme plutôt que par la biologie

moléculaire.

- Son article a montré la coexistence entre deux schémas explicatifs, l’un avec une cause

proximale (la biologie moléculaire) et l’autre avec une cause ultime (le darwinisme). Les biologistes moléculaires ont reconnu que le darwinisme était la seule explication possible pour les variations évolutives. Mais ils ont continué de chercher à expliquer les changements évolutifs en analysant les variations moléculaires qui se sont produites pendant l’évolution.

Darwinisme

- Darwin a révolutionné la biologie grâce à ses travaux sur l’évolution des espèces vivantes.

En 1859, il a publié Des origines des espèces où il montre que les descendants héritent des caractères de leurs parents, ce qui rejoint la théorie mendélienne. Il montre aussi que si les caractères augmentent le taux de survie des individus, ils auront plus de chance de se reproduire et d’avoir des descendants possédant eux-mêmes ces caractères. Le caractère bénéfique pour la survie va donc peu à peu se répandre dans la population. C’est le principe de la sélection naturelle. Il ne faut pas oublier que ce taux de survie dépend aussi des conditions du milieu. Un caractère bénéfique dans un environnement peut devenir néfaste dans un autre. Cet avantage est donc relatif à un lieu et à un temps donné.

- La vision darwiniste montre alors que les caractéristiques du monde vivant ne seraient pas là pour accomplir une fonction, mais que si elles existent c’est parce qu’elles ont été transmise au cours des générations en apportant un avantage dans la reproduction des individus qui la possèdent (comme par exemple la couleur ou l’odeur des fleurs pour attirer les

pollinisateurs). Pour eux, les nouvelles caractéristiques viendraient du hasard des variations génétiques (mutation, réarrangements de gènes) qui persisteraient seulement si elles

apportent un avantage à l’individu.

- Il n’y a pas d’incompatibilité entre le modèle darwinien et le modèle moléculaire. Le

fonctionnement des macromolécules expliqueraient les avantages que ces molécules peuvent apporter aux organismes.

II-Science sur le vivant

La taxonomie est une branche de la biologie qui a pour but de nommer et classifier les espéces ceci permet de constituer une organisation herarchique des groupes. Les plus vastes catégories de ce classement sont les domaines et les régnes.

La classification est remis en cause grâce aux nouvelles technologies et surtout grâce au séquençage d'ADN. Mais il est encore admis qu'il y a 3 domaines du vivants (woese) : les bactéries, les archées et les eucaryotes.Les bactéries et les archées sont des organismes formés de cellules procaryotes. Le domaine des eucaryotes regroupe tous les organismes formés de cellules eucaryotes.

Le nombre de règnes est, pour certain scientifique augmenté, alors que depuis longtemps 5 règnes étaient considérés. Dans le systéme a 5 regnes les bacteries et les archees formaient un régne, le regne des Monéres parcequ elles sont contituées de cellules procaryotes. Cependant les

decouvertes montrent que ce sont 2 groupes distinct de procaryotes et présentent des différences importantes.

Aujourdhui classification de cavalier smith 2 empires : procaryotes et eucaryotes et 6 regnes les animaux, vegetaux, champignons, chromistes, protozoaires et bacteries.

2-Caractéristiques de la cellule vivante

Cellule procaryote:

- 1 à10µm

-pas de noyau , pas d'organisation interne -pas d'organite limité par une membrane -transcription et traduction concomitante

-division cellulaire:fission binaire ou scissiparité

Cellule eucaryote:

-10-100µm

-noyau contenant l'info génétique -organites

-transcription puis traduction

-division cellulaire par mitose ou méiose (menant à la formation de gamète)

-toute cellule provient d'une cellule

-l'information génétique est contenu dans le génome -Dogme central de la biologie moléculaire

ADN→ARN→Protéine (transcription/traduction) -réplication ou reproduction à l'identique

-Membrane cytoplasmique

-Organisation plus complexe que leur environnement thermodynamique le désordre est croissant : entropie. Tout organisation nécessite un effort donc consomme de l'énergie

-les cellules sont des systèmes ouverts : les cellules prélèvent de l'énergie dans le milieu et rejettent des substances, déchets. Elles dégagent de la chaleur

-ATP

3-ADN et Notion d'évolution des êtres vivants

• Chaque être vivant possède de l'ADN (Acide Desoxyribo-Nucleique). La structure de l'ADN a été découverte en 1953 par James Watson, Francis Crick. La molecule d'ADN est un assemblage de base azotées, de sucres et de phosphates cet assemblage est appelé nucleotide. Elle a la forme tridimentionnelle d'une double hélice. Cette molécule est le support de l'information génétique.En effet l'ADN constitue les génes transmis par les parents. les genes permettent de fabriquer des protéines nécessaire au vivant. ils codent pour les proteines par l'intermediaire de la transcription et de la traduction. La transcription est la synthese d'ARN à partir de l'ADN, l'information est

simplement transcrite d'une molécule a l'autre. La traduction est la synthése d'une protéine à partir de l'ARNm. La traduction se passe dans les ribosomes. Ceci est le Dogme central de la biologie moléculaire.

•Un être vivant fait partie d'une espèce, chaque espèce est capable d'évoluer.

Charles Darwin (1809-1882, Naturaliste anglais) a publié le 24 novembre 1859 un ouvrage appelé

« De l'origine des espèces » au moyen de la sélection naturelle ou la conservation des espèces dans la lutte pour la survie. Dans cette ouvrage Darwin présente une théorie

révolutionnaire, la théorie de l'évolution.

Darwin affirme que les espèces évoluent par sélection naturelle.

→Voyage du Beagle

▪ Darwin comprend que l'Adaptation à l'environnement et formation de nouvelles espèces sont des processus étroitement liés.

Ernst Mayr (1904-2005) biologiste, généticien, ornithologue allemand.

Mayr a analysé la théorie Darwinienne de la sélection naturelle et il en a ressorti trois interférence : -interférence 1: La présence d'un nombre d'individus trop élevé par rapport aux ressources du milieu entraine une lutte pour l'existence entre les membres d'une population; une fraction seulement des descendants survit à chaque génération.

-Interférence 2 : La survie dépend en partie des caractères héréditaires. Les individus dont la constitution héréditaires favorise leur survie et leur reproduction dans leur environnement sont les plus aptes; ils produisent vraisemblablement plus de descendants que les autres.

-interférence 3: les individus n'ayant pas les même aptitudes à la survie et à la reproduction, la population se modifient graduellement; les caractères favorables s'accumulent au fil des générations.

4-Cycle de vie et développement

Le but pour chaque être vivant est de se reproduire. Il existe deux type de reproductions asexuée et sexuée.

il existe un schéma de base pour représenter les cycles de vie.

• Reproduction sexuée

Chez les organismes a reproduction sexuée, Il y a dans un premier temps la fécondation, qui donne un zygote. Ensuite le zygote germe/nait/éclos pour donner un nouvel individu. Le nouvel individu se nourrit et suit un processus de croissance qui peut être continu ou discontinu (courbe de

croissance en "palier" → mues successives.). À maturité sexuelle il se reproduit et meurt, et le cycle de vie recommence.

•Reproduction asexuée

1 individu donne 2 individus identiques. Certaines espèces pratiquent seulement la reproduction asexuée et d'autres espèces pratiquent à la fois la reproduction asexuée et la reproduction sexuée en fonction de l'environnement.

• Le développement d’un être vivant est la mise en place de ses organes et correspond aux étapes de transformation de la cellule-œuf en un individu adulte. Le développement peut être, selon l'espèce, un développement direct (jeune ressemble à l'adulte) ou un développement indirect (métamorphoses de la larve à l'adulte).

Conclusion

Pour qu'on puisse dire qu'un organisme est vivant, il faut qu'il regroupe plusieurs caractéristiques.

La question se pose encore aujourd'hui : Les virus sont ils vivants?

Bibliographie :

-Michel Morange. Les secrets du vivant. Paris: Édition La découverte, 2005.

-Michel Morange. La vie expliquée. Paris: Édition Odile Jacob, 2009.

-Patrick Pharo. L'homme et le vivant. Paris: Édition puf, 2004

-Neil Campbell, Jane Reece. Biologie 7^e édition. Paris: Édition du Renouveau Pédagogique Inc 2007