Byond the Gene but Beneath the Skin

1. Byond the Gene but Beneath the Skin Texte de Evelyn Fox Keller Présenté par Eric Cyr Desjardins

2. I- Introduction • Les critiques que présente la DST: primauté causale des gènes, divergences dans l ’usage du terme gène et mauvaise interprétation générée par la métaphore du programme génétique. • Problématique: Ce ne sont pas des critiques totalement originales. Pourquoi ont-elles autant de retentissement aujourd’hui? • Hypothèse: Les critiques du « génocentrisme » ont trouvées un support dans les découvertes récentes de la génétique moléculaire; d’où l’intérêt de reformuler les phénomènes génétiques.

3. Quelles sont ces découvertes? 1- Découverte de mécanismes d’épissage et de réparation de l’ADN pour assurer la fidélité et la stabilité de la réplication. • La structure du gène peut être le locus de l’hérédité constante, mais ne peut plus être sa source. 2- Découverte d ’un réseau d ’interactions épigénétiques non-linéaires dans la régulation de la transcription (ADN vers ARN). • La fonction du gène devient dépendante d’un réseau épigénétique. 3- La constitution de l’ARN messager (ARNm) dépend de la régulation des mécanismes d’épissage (editing) des exons et d’excision (splicing) des introns. • La protéine n ’est plus simplement et directement codé dans un segment continu d’ADN.

4. Objectif: sur la base d’un questionnement portant sur la localisation d’une carte de l’organisme, E.F. Keller tente de montrer sur quel point substantiel sa position diverge de celle présenté dans la DST. • « Is there a place in our biological map for the material body of the organism, for that which lies beyond the gene yet beneath the skin? And if so, where is that place? » (p.299).

5. II - ‘The body in question’, un oublié des débats historiques et actuels. • Comme la DST, elle conçoit que le débat sur la dichotomie nature/nuture (posé en terme logique d’une disjonction- nature or nurture) est artificielle et non productif. (nature = gène / nurture = tout le reste). • Mais la solution avancée par la DST, consistant à effacer la distinction en reliant les deux parties par la conjonction - nature and nurture - ne nous avance guère dans la définition d’un organisme se situant au-delà des gènes, mais sous la peau. • Les deux thèses place l’organisme du côté de l’environnement et laissent tombées le rôle distinctif que pourrait jouer «l’environnement interne» de l’organisme lors du développement et de l’évolution.

6. III- Which body, Which Skin? And, Anyway, Why Stop at the Skin? • Il y a plusieurs frontières ‘organismiques’ et corps en biologie: Organismes supérieurs (tégument); les cellules (membrane phospholipides); les organites et noyau (membrane phospholipides). • L’association type choisie par Keller est celle des métazoaires où tégument = membrane cellulaire et où l’organisme = corps cellulaire (zygote). • Mais une telle «peau» est une frontière perméable. Il y a échange entre les milieux internes et externes. Il ne s’agit donc pas de définir le corps ‘organismique’ comme un système fermé. (Position également défendue par Varela et Maturana).

7. Pourquoi tenir compte d’une frontière? : «…taking this boundary seriously is grounded in its manifest indispensability for viability … The primary function of the cell membrane is simply that it holds things together … it keep in proximity the many large molecules and subcelular structures required for growth and development. Proximity is crucial, for it enables a degree of interconnectivity and interactive parallelism that would otherwise not be possible, but that is required for what I take to be fundamental feature of of the kind of developmental system we find in a fertilized egg, namely, its robustness (maintain its functional specificity)»(p.301).

8. Contra Oyama (1992) « Taking the cell rather than the gene as unit of development does make a difference: not only does it yield a significant conceptual gain in the attempt to understand development, but also, it permits better conformation to the facts of development as we know them » (p.302). • Contra DST ? • Choisir la cellule, en tant que système développemental ouvert, n’est pas exclue de la DST. Au contraire, il peut s’agir d’un modèle tout à fait adéquat. • Il y a opposition dans la mesure où Keller conserve la métaphore d’un programme contenu, de façon distribuée, dans la cellule. Pour la DST, un programme développemental sort de la cellule.

9. IV- Is There a Program for Development ? And If So, Where Is It to be found? 1- Quel est le sens de la métaphore « programme génétique »? 2- Comment en somme nous venus à l’accepter en tant qu’explication du développement biologique? • Programme génétique. Une erreur de catégories: • La structure de l’ADN (séq. Nucléotides) ne peut être un plan contenant la procédure à suivre lors du développement. • De telles instructions pour le développement ne se retrouvent pas dans l’ADN, mais dans le zygote. • Ce qui ne veut pas dire que l’information contenue dans l’ADN n’est pas essentielle (au sens de nécessaire); elle agit plutôt en tant que données (data) et non en tant que Programme (Atlan & Koppel 1990).

10. Structures inscrites dans mémoire génétique Ce schéma est connu des biologistes depuis longtemps. Pourquoi alors le ‘programme génétique’ a-t-il conservé son pouvoir explicatif? (p.303) • Programme développemental: Composantes Cellulaires Developmental programs ADN Hereditary code script Structures assemblées grâce à la mémoire cellulaire

11. V- « Programs » in the Biological Literature of the 1960s Deux types de représentations • Mayr, Monod & Jacob(1961): Le génome est le locus du programme. • Apter (1966): Leprogramme distribué dans le zygote (programme développemental). On tenta de réduire le second au premier pendant les années 1970. • Entre autre F. Jacob (La logique du vivant): « the programme is a model borrowed from electronic computers. It equates the genetic material of an egg with the magnetic tape of a computer » • Mais cette représentation métaphorique consiste justement à voir le génome comme des données qui sont exécutées (processed) par un programme cellulaire.

12. Le cas représentatif de Bonner (1965): • Cherche une explication moléculaire à la différenciation cellulaire se produisant lors du développement (citation p. 304). • Bien qu’il dit de ce programme qu’il réside dans l’activation différentielle des gènes, il finit par dire qu’il y a un programme inscrit dans l’information génétique. • Pourquoi: • « Beacause - and only because- of the unspken assumption that it is only the genetic material that it is inherited » (p.306) • … et parce que l’on croyait que seul le noyau - non le cytoplasme - contenait des composantes actives (enzymes). • Comment s’en sortir: • en ignorant la distinction entre génome et chromosomes et en expliquant l’activation différentielle des gènes par le rôle régulateur des histones (octamère protéique lié à l’ADN). • On sauve l’idée d’un programme génétique par un ajout syntaxique.

13. Bonner (suite): • Il utilise la métaphore du ‘switching network’ pour rendre compte d’un programme développemental: • Le développement est la réalisation d’un ‘master program’ qui procède sur des ‘sub-program’ développementaux. Ce programme maître est rien de plus que la somme des sous-programmes qui sont liés dans une structure montrant une logique de « causalité circulaire » propre à la cybernétique. • L’équivalent biologique du ‘switching network’ se retrouve dans l’expression (répression) régulée des gènes; il s ’agit d’un ‘genetic switching network’.

14. Keller n’est pas en désaccord avec la métaphore d’un ‘genetic switching network’, pour autant que ce dernier ne soit pas réduit aux gènes. « The role of data and program here is relative, for what counts as data for one program is often the output of a second program, … Thus … DNA might be seen as encoding ‘programs’ … or provide data for machinery of transcription activation … » (p.307). • La biologie du développement perpétue cette conception cybernétique quand elle affirme que le développement est sous le contrôle de l’expression génétique. Toutefois, une telle formule ne dit rien sur la complexité que sous-tend « l’expression génétique », ni sur le rôle de data (qui ressemble à une mémoire désordonnée) que joue les gènes. Ce qui contribue à alimenter la croyance en l ’existence d’un « programme génétique du développement ».

15. VI- Into the Present • Laissé de côté pendant les années 1980, la cybernétique (informatique) fait un retour dans le monde de la biologie moléculaire (Artificial Life, Adaptive Complexity, Genetic Algorithms) Ce qui soulève le même genre de question: • Qu ’est-ce qu’un algorithme génétique? • « a sequence of computational operations to solve a problem » (p.308) • voir aussi citation de Waldrop p. 308 • Pouquoi « génétique »? • Il semble qu’il s ’agit d’un usage conservé dans une certaine tradition, mais que l’histoire montre que le sens du qualificatif « génétique » a changé avec le temps, ce qui contribue à l ’enrichir conceptuellement.

16. A Recapitulation • La notion de programme introduite en 1961 par Jacob et Monod (modèle de l’opéron). • 30 ans plus tard, Brenner propose que ce modèle (paradigme) est suffisamment riche pour rendre compte du développement. «It was simply a matter of turning the right genes in the right places at the right time» (p.309). La cellule devient une boîte à ‘switch’ qu ’il faut savoir placées. • La conservation de la métaphore du programme génétique peut trouver explication dans sa consonance avec le discours des débuts de la génétique, mettant souvent l’accent sur «l’action génétique» (Shrödinger, Weiner, Jacob) • Que reste-t-il de ce programme ?: « entities upon which instructions directly or indirectly act and not of which these instructions are constituted »