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LA DYNAMIQUE DU GLOBE CONTRÔLE-T-ELLE L'ÉVOLUTION DES ESPÈCES ?

La Terre est une planète vivante, aussi bien d'un point de vue biologique que géologique. La dynamique interne du globe est à l'origine de bouleversements gigantesques à la surface. Ainsi, la vie eut-elle à subir de nombreuses agressions provoquées par la tectonique, la séparations des continents et les éruptions volcaniques de plusieurs milliers d'années. L'existence de ses gigantesques éruptions permet de fournir une hypothèse aux extinctions de masse qui ponctuèrent l'évolution des espèces.

Texte de la 12ème conférence de l'Université de tous les savoirs réalisée le 12 janvier 2000 par Vincent Courtillot
La dynamique du globe contrôle-t-elle l’évolution des espèces ?
Il y a soixante-cinq millions d’années, les dinosaures occupaient toutes les niches écologiques : l’air, les mers, les terres ; il y en avait des petits, des gros, des végétariens, des carnivores, ils étaient merveilleusement adaptés à ce monde de l’ère secondaire. Et un beau jour, il y a environ soixante-cinq millions d’années, ils ont disparu. Les théories proposées par les chercheurs depuis une centaine d’années pour expliquer ces disparitions sont extrêmement nombreuses et la plus populaire d’entre elles, qui a fait florès depuis 1980, veut qu’un jour (instantanément à l’échelle des temps géologiques), un essaim de comètes ou une grosse météorite soit tombé sur la Terre, cet impact envoyant dans l’atmosphère des quantités extraordinaires de poussières et d’aérosols qui auraient modifié le climat : une longue nuit, un hiver planétaire, suivis d’une période d’effet de serre encore plus longue. De ce passage froid/chaud, de nombreuses espèces ne seraient pas relevées. L’impact aurait interrompu les chaînes alimentaires et aurait fait disparaître de la surface de la Terre, non seulement la totalité des dinosaures, mais aussi de nombreuses autres espèces de plus petite taille .
Tout ce que les paléontologues reconstituent de la vie passée du globe est basé sur l’analyse des restes fossiles que l’on retrouve dans les roches. Pour une espèce donnée, rares sont les individus qui sont bien préservés ; l’enregistrement que nous avons de la vie sur Terre à travers ces fossiles est très incomplet. Toute théorie que l’on va construire en se basant sur ces observations est fonction du degré de complétude de cet enregistrement.
La pensée des évolutionnistes et des géologues a été dominée au XIXème et au début du XXème siècles par l’idéologie de l’uniformitarisme : au cours des temps géologiques, il ne se serait jamais passé d’événement fondamentalement différent de ce qui se passe aujourd’hui ; les transformations, les évolutions que l’on observe dans les roches ne seraient dues qu’à l‘extraordinaire longueur des temps géologiques. Les uniformitaristes refusent que l’on invoque une quelconque catastrophe pour expliquer les observations des géologues. Encore faut-il savoir ce que l’on entend par le terme de catastrophe.
Sur Terre, à cause de l’eau, de l’érosion, des climats, de la tectonique des plaques, la surface est sans cesse rajeunie et les impacts anciens de météorites, les cratères, ont très peu de chance d’être préservés. La Lune en revanche a enregistré l’histoire du début du système solaire ; astre inactif, elle a conservé, figé, l’état des lieux d’il y a trois à trois à quatre milliards d’années, et on y observe grand nombre de gigantesques cratères. Il n’y a aucune raison de penser qu’à cette époque la Terre n’ait pas subi d’impacts de même importance. La question est de savoir de quand datent les derniers très grands impacts.
Depuis 1980, l’hypothèse de la disparition des dinosaures par un grand impact de météorite domine la scène. De nombreuses autres hypothèses ont été formulées. L’une d’entre elles, dont j’ai été, avec d’autres collègues, l’un des auteurs, propose une catastrophe climatique, mais d’origine interne, qui trouverait sa source dans le volcanisme. Un volcanisme qui naturellement devrait avoir été beaucoup plus intense et volumineux que tout ce que l’on a observé de mémoire humaine. Imaginez une très longue fissure de plusieurs centaines de kilomètres de longueur, d’immenses fontaines de lave injectant dans l’atmosphère des poussières, des aérosols, des gaz (chlorhydrique, carbonique, sulfureux) qui ont la possibilité de modifier durablement le climat. Nous savons, depuis une quinzaine d’années environ,

depuis l’éruption d’El-Chichon, et plus récemment du Pinatubo, que le soufre injecté par un volcan dans l’atmosphère peut être responsable d’une évolution climatique significative. La température moyenne de l’hémisphère nord a ainsi chuté de façon mesurable pendant quelques années à la suite de l’éruption du Pinatubo, de quelques fractions de degrés Celsius, ce qui, à l’échelle de la température moyenne d’un hémisphère, est loin d’être négligeable. Ce n’est pas pour autant que dans les 15 dernières années, les espèces se soient éteintes en
masse ! Si le volcanisme doit expliquer l’extinction des espèces, c’est à une autre échelle qu’il a dû se manifester : encore faut-il le démontrer.
Qu’il faille invoquer un impact de météorite, qui ne dure qu’une fraction de seconde, ou une éruption volcanique qui s’étagerait sur quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’années, on a là des événements très brefs en regard des temps géologiques, qui se chiffrent, eux, en millions, en dizaines de millions, voire en milliards d’années.
Il faut noter que quelques scientifiques ont fait l’hypothèse qu’il ne s’était en fait rien passé de brutal au moment de la disparition des dinosaures ; la mauvaise qualité de l’enregistrement de ces événements par les fossiles donnerait cette impression de brutalité, mais en fait, les choses se seraient passées de façon calme et régulière, sur des dizaines de millions d’années : on constate, il y a 65 millions d’années, , un vaste mouvement de régression et de retour des mers étagé sur une quinzaine de millions d’années, qui a entraîné un vaste changement de la géographie du monde.
Pour faire justice à toutes les théories existantes, une autre école pense que les extinctions ont certes été rapides, mais que c’est la dynamique interne des relations entre les espèces qui aurait conduit à une disparition en masse d’espèces. Des relations non linéaires entre les paramètres d’un système dynamique peuvent on le sait conduire à des évolutions extrêmement brutales : c’est la théorie du chaos déterministe.
A côté de ces quatre familles de théories sur la disparition des dinosaures, il en existe bien une centaine qui ont été proposées depuis un siècle. On a ainsi suggéré que leur régime alimentaire ayant changé, ils pondaient des œufs dont la coquille était fragile et qu’ils les écrasaient quand ils les couvaient...
Des données rassemblées depuis vingt ans par les géologues, les géophysiciens, les géochimistes, des spécialistes de plus d’une vingtaine de spécialités et de sous-spécialités différentes ont renouvelé l’approche de ce problème. La figure 1 montre un affleurement de calcaires au nord de la ville de Gubbio, en Ombrie, en Italie. Les calcaires en bas à droite, gris-bleu, se sont déposés dans un milieu semi-tropical à quelques centaines de mètres de fond, dans une mer assez chaude. Quand on en observe un petit morceau au microscope, on trouve des fossiles d’animaux petits et nombreux, des foraminifères. Ces animaux caractérisent l’âge des couches dans lesquelles ils sont enfermés, le Crétacé, la dernière partie de l’ère secondaire. En bas à droite de la séquence, nous sommes aux environs de moins soixante-six millions d’années. En biais au milieu de la photographie, une petite couche de deux ou trois centimètres d’épaisseur, marron foncé, faite d’argile sombre, sépare les bancs calcaires clairs de bancs calcaires plus rosâtres ; manifestement le contenu en oxyde de fer y est différent. Ce sont des calcaires qui témoignent à peu près du même milieu de dépôt ; lorsqu’on regarde au microscope une lame mince de cette roche, on s’aperçoit que, dans les premiers centimètres, elle ne contient plus de fossiles. On a l’impression que le monde s’est vidé. Puis, quand on remonte de quelques centimètres vers le haut, on observe des foraminifères pour la plupart assez différents des espèces que l’on trouvait en dessous : plus

petites, moins fines et moins décorées, ces premières espèces marines datent du début de l’ère tertiaire, il y a moins 65 millions d’années : on a traversé la fameuse limite entre ère secondaire et ère tertiaire, la limite Crétacé-Tertiaire. Depuis une vingtaine d’années les chercheurs se demandent ce qui a bien pu se passer. Quelle est la durée, la portion de mémoire de la Terre renfermée dans ce centimètre et demi d’argile noirâtre ? Un certain nombre de chercheurs américains et italiens, en particulier Walter Alvarez, ont prélevé des échantillons de ces argiles et de ces calcaires de part et d’autre de l’argile et ont analysé leur composition chimique. Surprise ! L’argile est très enrichie en iridium, un métal très rare dans la croûte terrestre. mais relativement abondant dans certains types de météorites : une telle météorite se serait vaporisée au moment de l’impact et ses produits se seraient redéposés à la surface du globe entraînant partout cette concentration anormale d’iridium. Nous sommes en 1980, l’hypothèse de la météorite est née.
Dans les années qui suivirent, les chercheurs se précipitèrent sur les coupes de la limite Crétacé-Tertiaire, partout là où elles affleuraient. La figure 2 montre ainsi un objet trouvé dans l’une de ces coupes, un tout petit grain de quartz, de un millimètre de diamètre, regardé à travers un microscope, en lumière polarisée analysée. Ce grain est traversé de familles de petits traits noirs, parallèles les uns aux autres, qui forment deux familles avec des angles très caractéristiques. Les spécialistes sont capables, en orientant ce cristal, de dire exactement à quel plan cristallin correspondent ses défauts. On ne peut produire ce type de structure qu’en faisant passer à travers un cristal de quartz une onde de choc phénoménale. Cette onde de choc désorganise le réseau cristallin et laisse derrière elle ces dislocations, ces limites entre domaines cristallographiques différents. Les grès à proximité de l’impact de la météorite de Canon Diablo en Arizona, ou les échantillons de roches provenant des sites d’explosion atomique présentent les mêmes structures. C’est un argument très fort en faveur de la météorite. Ces grains de quartz choqués ne se trouvent que dans la couche d’argile riche en iridium, mais ni au-dessus ni au-dessous.

Enfin, on a découvert la présence d’un énorme impact de météorite dans le Yucatan (au Mexique), en utilisant des mesures indirectes faites en déplaçant à la surface du sol un gravimètre (qui mesure la pesanteur). Au début des années 1970, les pétroliers ont trouvé au fond de forages effectués dans cette même région des roches qui pourraient être des restes de croûte fondue par la chaleur dégagée au moment de l’impact. Ces échantillons ont exactement soixante-cinq millions d’années, c’est-à-dire l’âge de la limite Crétacé-Tertiaire. Le cratère de Chicxulub semble bien correspondre au point d’impact de la météorite d’Alvarez.
L’iridium, les quartz choqués, la trace de l’impact au Mexique, un énorme impact qui a à peu près la bonne taille (pour une météorite qui devait faire dix kilomètres de diamètre à peu près). Le scénario en faveur de l’impact de l’astéroïde, développé entre 1980 et 1990, doit aujourd’hui être accepté.
Au début des années 1980, je me trouvais, avec mon équipe, à ramasser des cailloux quelque part entre le Tibet et l’Inde. Nous mesurions la dérive des continents. Nous avons ainsi décidé d’étudier une énorme formation volcanique, pas très loin de Bombay. On appelle cette formation géologique "les trapps du Deccan" : deux milles mètres d’épaisseur de lave affleurant sur cinq cent milles kilomètres carrés de surface. C’est donc un objet de plus d’un million de kilomètres cubes de laves empilées couche après couche, dont certaines font cent mètres d’épaisseur. On n’a jamais vu de mémoire d’homme d’éruption de cette dimension. Le travail que nous avons mené a consisté à essayer de caractériser ces roches, de les dater, en utilisant diverses techniques.
Nous avons rapporté au laboratoire des échantillons de ces basaltes du Deccan, et nous en avons mesuré l’aimantation. La plupart des roches naturelles renferment une très petite quantité d’oxydes de fer magnétiques, en général de la magnétite ou l’hématite. Nous sommes capables de mesurer la direction de cette aimantation, qui a été figée au moment où la roche s’est formée. Nous obtenons ainsi une photographie de la direction du champ magnétique terrestre ancien. Les roches naturelles se comportent donc, en gros, comme des boussoles qui ont gardé la mémoire de la direction du champ magnétique terrestre, à la fois dans le plan horizontal et dans le plan vertical, parfois depuis des centaines de millions d’années.
Nous avons par ailleurs mis en oeuvre des techniques de datation qui utilisent la décroissance naturelle des isotopes radioactifs, dont la plus connue est la méthode du carbone 14. Il existe d’autres couples d’atomes exploitables, le potassium et l’argon, le rubidium et le strontium, l’uranium, le thorium et le plomb. La géochronologie permet ainsi de dater les roches très loin dans le passé, jusqu’à l’origine du système solaire, pour peu qu’elles contiennent une quantité suffisante de ces isotopes. En utilisant l’une de ces méthodes, la méthode des isotopes de l’argon 39 et 40, nous avons montré que, du bas au haut de la falaise, les laves indiennes se sont mises en place en très peu de temps, il y a 65 à 66 millions d’années. Nous sommes capables de dire, grâce au magnétisme que cette durée n’a sans doute pas en fait excédé un demi million d’années.
Aucune des techniques que je viens de décrire ne permet à elle seule d’apporter la réponse au problème. Le magnétisme dit : « très court ». La méthode argon-argon, dit : « vers soixante- cinq millions d’années », mais même avec ces deux informations plusieurs scénarios restent envisageables. Nous avons heureusement retrouvé, « sandwichés » entre les coulées de lave, des sédiments accumulés dans un lac qui avait dû se mettre en place pendant une accalmie des éruptions. Dans ces sédiments, de tout petits restes de fossiles témoins de la toute dernière époque de l’ère secondaire. Avec l’ensemble des résultats de la géochronologie, du paléomagnétisme et de la paléontologie, il ne reste plus qu’un seul scénario possible : les gigantesques éruptions du Deccan datent bien précisément de la fameuse limite entre les ères secondaire et tertiaire.
La courbe de la figure 3 montre l’évolution dans le temps du nombre d’espèces marines fossiles découvertes par les paléontologues. On y voit la dernière et célèbre grande extinction qui, il y a soixante-cinq millions d’années, marque cette limite entre ère secondaire (ou Mésozoïque) et ère tertiaire (ou Cénozoïque). Le nombre des espèces, la diversité de la Vie sur Terre, a énormément augmenté au cours des temps géologiques, mais pas de manière uniforme. A l’ère primaire (ou Paléozoïque), après un début foudroyant (« l’explosion cambrienne »), la diversité se fixe à une valeur relativement constante, pendant des centaines de millions d’années. Et puis, il y a quelque deux cent cinquante millions d’années, s’est produite une énorme extinction en masse d’espèces. Puis la Vie a repris, a connu quelques rechutes, a repris à nouveau. Le dernier grand accident, c’est la fameuse limite Crétacé- Tertiaire.

Lors d’une pareille catastrophe, non seulement des espèces disparaissent entièrement, c’est-à- dire que tous les individus de ces espèces meurent, mais les espèces qui survivent peuvent perdre de très nombreux individus. A la limite entre les ères primaire et secondaire, il y a deux cent cinquante millions d’années, 99 % au moins de tous les individus de toutes les
espèces qui vivaient sur Terre ont disparu. C’est à peine imaginable, en termes de disparition de biomasse et en termes de catastrophe planétaire.
Retrouvons-nous pour les autres catastrophes, et en particulier, pour la grande d’il y a deux cent cinquante millions d’années, les mêmes scénarii que pour la crise Crétacé-Tertiaire ? Retrouvons-nous des traces d’impact d’astéroïde, des volcans, de grandes régressions marines ?
À travers le monde entier, plusieurs équipes se sont attachées non seulement à regarder, plus en détail, la période de la disparition des dinosaures, mais aussi toutes les autres extinctions. En même temps, les géophysiciens se sont intéressés à chercher s’il y avait d’autres endroits que l’Inde où l’on observait ces épanchements volcaniques extraordinaires. Il y a en fait une dizaine de grands « pâtés » volcaniques qui font au moins 1 million de km3 en volume, répartis à la surface de la Terre. Pour chacun d’entre eux, les chercheurs se sont livrés aux mêmes analyses que nous avions faites en Inde ; le résultat est que la quasi-totalité des formations volcaniques coïncide avec la quasi-totalité des grandes extinctions. En particulier, la grande catastrophe d’il y a deux cent cinquante millions d’années, à la fin du primaire, correspond à une énorme formation volcanique, les «trapps de Sibérie », bien connue des géologues et des économistes, parce que l’on y trouve des richesses minérales considérables, d’ailleurs liées au volcanisme.
À la question posée dans le titre de cette contribution, « La dynamique du globe contrôle-t- elle l’évolution des espèces ? », j’ai surtout tenté de répondre en parlant de l’expression du volcanisme à la surface de la Terre. Le travail du géologue et du géophysicien, c’est d’essayer de comprendre ce qui est à l’origine de ces énormes objets que sont les grandes trapps. Que s’est-il passé à l’intérieur de la Terre, sous la croûte, dans le manteau terrestre, qui a conduit à de pareils événements ? La dernière fois que s’est produite pareille monstruosité à la surface de la Terre, c’était il y a trente millions d’années. Le volcanisme correspondant forme le haut plateau éthiopien. Ce plateau volcanique, sur lequel est construit Adis Abeba, à deux mille mètres d’altitude (et dont on retrouve un fragment détaché au sud de l’Arabie, au Yémen) est un énorme volcan, formé il y a trente millions d’années, non pas au moment d’une grande disparition d’espèces, mais au moment d’une des principales crises climatiques de l’ère tertiaire. Cela correspond, en particulier, à la véritable apparition des glaciations dans l’Antarctique. Il semble qu’il y ait une relation entre le volcanisme des « trapps d’Ethiopie » et l’établissement de ce régime froid, glaciaire particulier, dans lequel nous sommes encore (même si ce moment de notre histoire est plutôt une confortable phase interglaciaire qu’une phase glaciaire à proprement parler).
Peu après la mise en place des « trapps d’Ethiopie », une déchirure est venue les traverser. Il y a donc manifestement une relation entre l’arrivée de ces bulles magmatiques à la surface et les grands moments où se déchirent les continents à la surface du globe, où s’ouvrent les bassins océaniques. Ainsi, la naissance des trois grands bassins (nord, central et sud) de l’océan Atlantique correspond-elle à l’apparition de trois points chauds et à la mise en place concomitante de trois grands trapps (Groëland-Nord des îles anglo-irlandaises, côtes est- américaine et marocaine, bassin du Parana en Amérique du Sud et d’Etendeka en Afrique).
Géophysicien, j’applique les méthodes de la physique à l’étude de la Terre pour tenter d’en comprendre la dynamique interne. Je voudrais donc vous entraîner dans un voyage difficile à imaginer : produire des images réalistes de l’intérieur de la Terre, où règnent des températures élevées, des densités fortes, une obscurité totale, n’est pas facile. D’ailleurs, les films qui ont tenté d’évoquer un voyage à l’intérieur de la Terre sont la plupart du temps assez décevants.
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Nous allons cependant par la pensée nous enfoncer jusqu’à six mille quatre cent kilomètres sous le sol, jusqu’au centre de la terre.
Le champ magnétique oriente les boussoles à la surface de la Terre. Une petite masselotte empêche l’aiguille de la boussole de piquer du nez : le champ magnétique terrestre tend en effet non seulement à l’orienter vers le nord, mais aussi à la faire plonger – à Paris par exemple de 64° en dessous de l’horizontale. Or il existe une relation mathématique simple entre le plongement du champ magnétique et la latitude où l’on se trouve. C’est cette propriété qui permet de mesurer la dérive des continents. Quand le champ fossilisé par une roche provenant d’Inde est typique de ce qui se passe à 30° de latitude sud, alors qu’aujourd’hui cette roche est à 30° de latitude nord, je déduis que le sous-continent a parcouru 60° de latitude, c’est-à-dire près de sept mille kilomètres de dérive du Sud vers le Nord. Voilà comment on utilise l’aimantation fossilisée dans les roches.
Au milieu des océans arrive en permanence, par les déchirures que l’on appelle les dorsales, de la lave qui se refroidit et qui elle aussi fige la direction du champ magnétique terrestre. Si on déplace au fond des océans un magnétomètre, celui-ci révèle des alternances magnétiques, dans un sens et dans l’autre, qui témoignent que le champ magnétique de la Terre n’a pas toujours pointé vers le Nord. Le champ magnétique de la Terre s’est inversé des centaines de fois au cours de l’histoire de la Terre. La dernière fois, c’était il y a sept cent quatre-vingt milles ans. L’intensité du champ magnétique, depuis l’époque des Romains, s’est affaissée en Europe d’un facteur 2. Certains se demandent si le champ magnétique de la Terre ne va pas s’inverser dans deux milles ans. Or, c’est lui qui nous protège des rayons cosmiques. Est-ce quand le champ s’inverse que les espèces s’éteignent ?
Ces inversions successives sont peintes sur le plancher océanique, il est possible de les dater. Aujourd’hui, le champ s’inverse assez fréquemment, avec quelques inversions par million d’années. Mais, le champ ne s’est pas inversé pendant près de trente millions d’années, au cours du Crétacé.
La variation de la fréquence des inversions est très irrégulière et de longues périodes sans inversion alternent avec des périodes plus instables. Cette alternance semble se répéter au bout de deux cents millions d’années. La dernière période « immobile » a duré de moins de cent vingt à moins quatre-vingt millions d’années ; la précédente de moins trois cent vingt à moins deux cent soixante millions d’années. Il est frappant de voir que deux très gros trapps (Inde et Sibérie) et les deux plus grandes extinctions d’espèce ont suivi de peu ces périodes de grand calme magnétique. Le noyau de la Terre participerait-il au déclenchement de ces gigantesques catastrophes qui conduisent aux extinctions en masse ?
Le noyau de fer liquide de la Terre, qui fabrique le champ magnétique, a sa dynamique propre ; est-il couplé d’une certaine façon, à travers le manteau, avec la surface de la Terre ? Comment un tel couplage est-il possible?
Les sismologues, qui enregistrent en permanence les tremblements à la surface de la Terre et qui utilisent les ondes de ces tremblements de terre pour scruter, comme avec des rayons X, l’intérieur, sont capables de réaliser une tomographie du manteau. Ce manteau n’est pas homogène, comme on le croyait, mais formé de grandes masses un peu informes, plus lourdes et plus froides, qui sont sans doute des morceaux de plaques lithosphériques réinjectées à l’intérieur de la Terre. On savait depuis longtemps que ces plaques pouvaient descendre jusqu’à 700 km de profondeur ; on s’aperçoit qu’elles peuvent en fait parfois plonger jusqu’à
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la base du manteau, s’empiler sous forme de véritables cimetières : des cimetières de plaques océaniques à 2900km sous nos pieds. Cette énorme masse froide et lourde vient se poser à la surface du noyau, dans lequel se fabrique le champ magnétique.
La Terre est un objet en train de se refroidir ; sa façon normale de se refroidir, c’est la convection d’ensemble du manteau, qu’accompagne la dérive des continents : la formation de la croûte, le flux de chaleur, les tremblements de terre, les éruptions volcaniques sont l’expression de ce refroidissement. Apparemment, ce système ne parvient pas ainsi à se débarrasser de la chaleur de manière suffisamment efficace. De temps en temps, un autre mode de convection de la matière conduit à la formation de ces énormes instabilités qui très rapidement vont emmener une part importante de matière et avec elle, une quantité importante de chaleur, jusqu’à la surface.
Le noyau essaie de se débarrasser de sa chaleur et un isolant vient l’en empêcher. Les hétérogénéités du manteau inférieur se réchauffent alors, s’allègent et peuvent de temps en temps devenir instables et remonter. Malheureusement, la sismologie ne nous permet pas encore de voir ces instabilités. La figure 4 représente une coupe de l’intérieur de la Terre. On y voit, à la base du manteau, ces instabilités formées de matériaux légers qui, peut-être, peuvent atteindre la surface, déclencher les éruptions des trapps et provoquer nos fameuses extinctions. Tout le système « Terre » (manteau, descentes de plaques froides, remontées d’instabilités chaudes, volcanisme catastrophique, évolution des espèces biologiques) formerait alors un grand ensemble couplé.
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À défaut de pouvoir voir l’intérieur de la Terre, nous sommes capables, aujourd’hui, de le modéliser soit numériquement, sur les ordinateurs, soit dans des expériences analogiques en laboratoire. On mélange ainsi des fluides qui permettent de reproduire, en modèle réduit, ce qui se passe à l’intérieur de la Terre. On observe, sous certaines conditions, qu’un liquide
léger, donc instable, placé à la base d’un liquide dense donne naissance à des instabilités en forme de champignon, avec une tête volumineuse et une tige longue et mince [figure 4]. Si l’on imagine qu’une plaque, l’Inde par exemple, dérive au-dessus d’une telle instabilité, au moment où la bulle arrive en surface, elle va former des « trapps ». Mais, quand la bulle se sera vidée, la plaque qui a dérivé se trouvera au-dessus de la tige du « champignon » qui pourra continuer, comme un chalumeau, à percer sa surface, mais avec un volume et une intensité beaucoup plus faibles. C’est bien ce qu’on observe dans l’Océan Indien [figure 5] : l’Inde, les « trapps du Deccan » en noir, vieux de soixante cinq millions d’années, puis en gris des archipels d’îles qui parfois émergent, parfois sont sous marines, les îles Chagos, Laccadives, Maldives. En allant du nord vers le sud elles sont datées de soixante millions à cinquante-cinq millions d’années, puis quarante-huit, trente-cinq, sept millions d’années à l’île Maurice ; l’île de la Réunion, elle, se forme depuis deux millions d’années. Ces archipels constituent tout simplement la trace de la brûlure laissée par la queue du panache qui, en démarrant, a créé les « trapps du Deccan ». On retrouve donc, à la surface de la Terre, l’histoire d’une ascension qui vient probablement près de trois milles kilomètres de profondeur à l’intérieur du manteau. Partis des observations du terrain pour construire un modèle, nous avons tiré de ce modèle des prédictions que le retour à l’observation valide.

En quoi la connaissance du passé peut-elle servir à une meilleure compréhension des futurs possibles? On enseigne souvent aux jeunes géologues à se servir du présent pour comprendre le passé ; ce guide est utilisé depuis plus de cent cinquante ans. Mais, nous n’avons pas, pendant l’histoire de l’humanité, échantillonné toutes les possibilités de l’histoire de la Terre, sous toutes leurs formes et sous toutes leurs amplitudes. Notre espèce n’existe pas depuis assez longtemps pour que nous soyons certains d’avoir « échantillonné » (ou subi) l’ensemble des phénomènes naturels au maximum de leur intensité. Lors de la dernière grande éruption d’un trapp, il y a trente millions d’années, l’espèce humaine n’existait pas encore. Depuis trente millions d’années la Terre n’a pas connu d’événement d’ampleur semblable. Et nous ne
savons pas quand se produira le prochain, dans quelques millions ou quelques dizaines de millions d’années, bien qu’il soit presque certain. On dit d’autre part que l’espèce humaine est en train de préparer la prochaine grande catastrophe écologique, que peut-être la sixième grande extinction a commencé, que (et peut-être n’est-ce pas depuis seulement le siècle de l’industrie, mais depuis le dernier cycle glaciaire) les hommes, en chassant les grands mammifères, les ont fait disparaître, qu’aujourd’hui, ils font disparaître, de nombreuses espèces avant même qu’on ait eu le temps de les identifier, qu’ ils exploitent trop rapidement la forêt tropicale... Comment modéliser le devenir de notre planète face à ces « agressions » ? Les géologues fournissent les scenarii passés de catastrophes au cours desquelles la nature a engendré des évènements qui, peut-être, sont de la même ampleur que ce que l’homme est en train de faire subir à sa planète. Ils fournissent aussi aux climatologues des moyens de tester leurs modèles, naturellement très incertains, en s’appuyant, de façon rétroprédictive, sur des situations qui se sont réellement produites, à ces quelques moments pendant lesquels l’évolution de la Vie sur Terre a été entièrement et définitivement réorientée par les grands soubresauts des rythmes internes de la planète.
Légendes :
Figure 1 : Affleurement de calcaires au nord de la ville de Gubbio, Ombrie, Italie. Figure 2 : Quartz choqué de Frenchman Valley (Canada, Saskatchewan), microscopie électronique en transmission x 35.000 lumière polarisée analysée. Figure 3 : Courbe de l’évolution dans le temps du nombre d’espèces marines fossiles. Figure 4 : Coupe schématique de l’intérieur de la Terre. Figure 5 : Trapps du Deccan.

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Acide aminé : petite molécule, unité élémentaire des protéines. Au nombre de vingt, ils possèdent à la fois des fonctions chimiques identiques et chacun une partie qui lui est propre, le distinguant des autres et le rendant de ce fait potentiellement porteur d'information.

Acide nucléique : terme désignant une substance constituée d'un enchaînement linéaire de nucléotides. Il en existe deux catégories : les acides désoxyribonucléiques (ADN) et les acides ribonucléiques (ARN).

Acides gras : composés entrant dans la composition des lipides. Les acides gras interviennent dans la constitution de certaines hormones et dans le transport du cholestérol. Ils sont présents dans les membranes plasmiques et contribuent à une grande partie de la production d’énergie.

Acromégalie : maladie due à une hypersécrétion d'hormone de croissance qui entraîne un développement important (taille plus grande) de certaines parties du corps (main, pied, visage).

ADN : abréviation d’Acide DésoxyriboNucléique. Cette molécule, de structure hélicoïdale, est plus ou moins longue selon les espèces (cyclique chez les bactéries, finie chez les organismes pluricellulaires). Elle se compose d’un unique ou de deux brins appariés. Elle est classiquement composée de quatre paires de bases azotées : adénine associée à la thymine, et cytosine associée à la guanine. Sa longueur est exprimée en nombre de bases.

ADNc : ADN "complémentaire", copie d'un gène dépourvue des introns (séquences non codantes) de ce gène.

Agoniste : substance qui se lie à un récepteur et qui déclenche sa réponse.

Allèle : une des différentes formes que peut prendre un même gène. Les allèles occupent la même position (locus) sur les chromosomes homologues.

Allergène : substance qui déclenche ou favorise l'allergie, ensemble de réactions inadaptées ou excessives du système immunitaire de l'organisme, suite à un contact, une infection, une ingestion ou une inhalation.

Amplification génique : dite aussi PCR ("polymerase chain reaction"). Technique permettant de recopier de manière exponentielle un fragment d'ADN, grâce à l'utilisation d'une enzyme (polymérase).

Angiogenèse : développement de nouveaux vaisseaux sanguins par bourgeonnement à partir de vaisseaux existants.

Antagoniste : dite aussi PCR ("polymerase chain reaction"). Technique permettant de recopier de manière exponentielle un fragment d'ADN, grâce à l'utilisation d'une enzyme (polymérase).

Anticorps : molécules de défense de l'organisme, protéines (immunoglobulines) fabriquées par les lymphocytes (globules blancs du sang), en réponse à la présence d'un corps étranger, l'antigène.

Antigène : molécule étrangère à l'organisme, qui déclenche une réaction de défense (réponse immunitaire) de ce même organisme, caractérisée par la production d'anticorps.

Antioncogène : ou encore gène suppresseur de tumeur, gène dont la fonction est d'empêcher l'emballement de la division cellulaire (cas du gène P53).

Apoptose : mort cellulaire programmée (selon un programme génétique établi). C'est une composante normale du développement d'un organisme multicellulaire, qui aboutit à la mort de cellules particulières, à certains endroits, à un moment précis. L’apoptose sert notamment à éliminer les cellules "usées".

ARN : Acide RiboNucléique, molécule servant à transférer les instructions génétiques inscrites dans l'ADN du noyau vers le cytoplasme (chez les eucaryotes), où ces instructions sont exécutées par la cellule. L'ARN est également formé par un enchaînement précis de nucléotides.

ARNm : acide ribonucléique messager, forme sous laquelle le message génétique codé dans les gènes est transféré du noyau vers le cytoplasme. Cet ARN est une sorte de "copie" d'un gène, destinée à être utilisée, dans le cytoplasme, comme modèle (par les ribosomes), pour la synthèse d'une protéine.

ARNr : acide ribonucléique ribosomal, l'un des deux constituants des ribosomes.

ARNt : acide ribonucléique de transfert. Courte molécule d'ARN de structure complexe, qui joue un rôle fondamental dans la synthèse des protéines. Il apporte les acides aminés au ribosome.

ATP : adénosine triphosphate molécule de l'énergie.

Bactérie : micro-organisme unicellulaire sans noyau (procaryote) dont le génome est constitué d'ADN circulaire. La bactérie contient un seul chromosome et éventuellement des plasmides.

Bactériophage : virus parasites des bactéries qui peuvent entraîner leur destruction (lyse).

Bases azotées : molécules entrant dans la composition des acides nucléiques (ADN et ARN), ce sont les éléments porteurs de l'information des nucléotides. L'ADN est constitué des 4 bases suivantes : A = adénine ; G = guanine ; C = cytosine ; T = thymine.
L'ARN est constitué des 4 bases suivantes : A = adénine ; G = guanine ; C = cytosine ; U = uracile.

Bicaténaire : qui est constitué de deux chaînes complémentaires. C'est le cas de l'ADN : deux chaînes nucléotidiques complémentaires.

Canaux ioniques: chez les cellules animales et végétales, ce sont de petits pores transmembranaires constitués de protéines qui sont responsables du transport des ions. Les canaux ioniques permettent le transport des ions tels que : Na+, K+, Ca+ ou Cl-. Ils présentent souvent une séléctivité aux ions, permettant à certains ions de passer mais pas à d'autres.

Cancer : le cancer se caractérise par l'apparition de tumeurs malignes constituées par la prolifération anarchique et indéfinie des cellules d'un tissu. Les cellules tumorales sont des cellules transformées suite à des anomalies génétiques. Ces cellules peuvent migrer dans des tissus voisins et y former des métastases.

Caryotype : représentation, formule et ordonnancement (taille) des chromosomes du noyau d'une cellule, obtenus par microscopie ou microphotographie.

Cellule souche : cellule indifférenciée, capable de s'autorenouveler, de se différencier en d'autres types cellulaires et de proliférer en culture. Les cellules souches sont issues soit de l'embryon, soit du foetus, soit de tissus adultes. Elles peuvent aussi être obtenues par transfert de noyau.
Il existe plusieurs types de cellules souches :
-des cellules souches multipotentes (cellules foetales et adultes) capables de donner naissance à plusieurs types cellulaires, comme par exemple les cellules souches myéloïdes de la moelle osseuse qui sont à l'origine des cellules sanguines (érythrocytes, monocytes, granulocytes...).
-des cellules souches pluripotentes (cellules souches embryonnaires ou cellules ES), issues d'un embryon de 5 à 7 jours, capables de donner naissance à plus de 200 types cellulaires représentatifs de tous les tissus de l'organisme
-des cellules souches totipotentes, cellules issues des premières divisions de l'oeuf fécondé (jusqu'au 4eme jour), capables de donner naissance à tous les types de cellules de l'organisme, ce sont les seules à permettre le développement complet d'un individu.

Cellule souche germinale : les cellules souches germinales (diploïdes, 2n) sont des cellules embryonnaires indifférenciées. Elles sont les précurseurs de la lignée germinale. Les cellules souches germinales sont très rapidement isolées des autres cellules embryonnaires avec les cellules à l’origine des gonades. Ces cellules vont se spécialiser en gamètes, spermatozoïdes ou ovules, suivant la nature des hormones en présence.

Cellule totipotente : une cellule totipotente est une cellule indifférenciée, elle peut être à l’origine de n’importe quelle cellule. L’embryon a un stock de cellules totipotentes, qui vont petit à petit se différencier en l’un des 200 types cellulaires que compte le corps humain. L’adulte possède aussi des cellules totipotentes. Elles sont engagées dans la production d'un type cellulaire donné. Par exemple : les cellules souches hématopoïétiques (cellules de la moelle osseuse) renouvellent la population des cellules sanguines, les cellules souches nerveuses susceptibles de générer des cellules du système nerveux.

Centromère : structure particulière du chromosome dont la fonction est d'en assurer la ségrégation lors des divisions cellulaires. Le centromère est le point de fixation du chromosome sur le réseau mitotique.

Chromatides : lors du phénomène d'autoreproduction (durant les mitoses et les méioses) un chromosome donne naissance à deux chromatides qui deviendront ensuite deux nouveaux chromosomes indépendants.

Chromatine : substance de base des chromosomes des eucaryotes, correspondant à l'association de l'ADN et des protéines histones.

Chromosomes : structures différenciées apparaissant dans une cellule en cours de division, sous forme de bâtonnets. Chez les eucaryotes, ils sont situés dans le noyau de la cellule. Constitués d'ADN et de protéines, ils renferment le matériel génétique des cellules. Le génome de la cellule est donc fragmenté entre les différents chromosomes. Ils sont le support de l'hérédité. Ils sont doués du pouvoir d'autoreproduction.

Clonage : multiplication in vitro d'un organisme, d'une cellule souche ou d'un gène, en grand nombre d'exemplaires identiques.

Clone : groupes de cellules ou d'individus issus d'une même unité ancestrale, par simple multiplication végétative. Les membres d'un clone sont en principe (sauf mutations) génétiquement identiques.

CMH : groupes de cellules ou d'individus issus d'une même unité ancestrale, par simple multiplication végétative. Les membres d'un clone sont en principe (sauf mutations) génétiquement identiques.

Code génétique : ensemble des règles de correspondance (code) permettant au message génétique d'être traduit par une cellule. A chaque séquence de trois bases consécutives portées par l'ARN messager, correspond un acide aminé donné et un seul. C'est le code génétique qui permet donc la traduction des messages codés dans le génome en protéines ayant des fonctions bien précises.

Cône de croissance : élargissement situé à l'extrémité d'un prolongement (neurite) de la cellule nerveuse embryonnaire. Le cône de croissance, expansion du neurite, avance d'environ 1 mm par jour et pilote celui-ci vers sa future cible.

Cytocinèse : phase finale de la division cellulaire (une cellule mère donnant deux cellules filles) qui correspond à la séparation physique des deux cellules filles.

Cytokines : "hormones" du système immunitaire, ces molécules polypeptidiques sont produites en réponse à différents stimulus. Elles sont impliquées dans la régulation des fonctions immunitaires, mais aussi dans l'hématopoïèse, l'hémostase. Les plus connues sont les interleukines (IL), les interférons (IFN), les facteurs de croissance hématopoïétiques (CSF), les facteurs de nécrose des tumeurs (TNF).

Cytoplasme : compartiment cellulaire limité par la membrane plasmique. Chez les eucaryotes, le cytoplasme contient de nombreux organites dont le noyau.

Dénaturation : la dénaturation (de l'ADN) est un processus qui consiste à séparer les deux brins complémentaires d'une molécule d'ADN en l'exposant à une température ou un PH élevé. C'est la rupture des liaisons hydrogènes entre les bases qui provoque cette séparation.

Dendrite : arborescence du neurone sous forme de filament court et ramifié servant à recevoir et conduire l'influx nerveux (signal) provenant d'autres cellules nerveuses.

Désoxyribose : sucre, pentose, provenant du ribose et qui a subi la perte d'un atome d'oxygène (désoxygénation). Le désoxyribose entre dans la composition des nucléotides qui constituent l'ADN.

Développement : ensemble des phénomènes ayant cours depuis la cellule œuf jusqu’à la mort d’un organisme. On l’appelle aussi ontogenèse. La partie du développement ayant lieu avant la naissance, ou l’éclosion, est appelée embryogenèse.

Diaphyse : partie moyenne (centrale) dans les os longs.

Différenciation germinale : cette différenciation correspond à la spécialisation des cellules souches embryonnaires, jusqu’alors totipotentes, en cellules sexuelles. Les cellules souches germinales (diploïdes, 2n) subissent une méiose pour donner des cellules germinales, également appelé gamètes (haploïdes). Ces gamètes sont les principaux acteurs de la fécondation.

Diploïde : organisme dont les noyaux des cellules somatiques, possèdent deux jeux de chromosomes (2n).

Dominant : se dit d'un caractère ou d'un allèle qui s'exprime à l'état hétérozygote, c'est-à-dire, lorsqu'il est présent en une seule copie dans le génome. Caractère dominant par opposition à caractère récessif.

Ectoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. L’ectoderme correspond à la région dorsale de l’embryon. Il est à l’origine de la peau, des phanères et du système nerveux.

Electrophorèse : cette technique permet de séparer des molécules en fonction de leur taille et de leur charge en utilisant un courant électrique. On peut ainsi analyser et purifier dans un milieu gélifié (gel d'agarose, gel de polyacrylamide..) l'ADN, l'ARN, les protéines.

Embryon : l’embryon correspond à un stade du développement. Il débute à la première segmentation de l’œuf fécondé (zygote). Le stade embryonnaire prend fin, chez la femme, à la huitième semaine de grossesse (gestation).

Endocytose : aussi appelée internalisation, l’endocytose correspond à l’absorption par la cellule de substances extracellulaires qui ne diffusent pas à travers la membrane. Cette ingestion a lieu grâce à l’invagination de la membrane plasmique qui forme ainsi des vésicules d’endocytose.

Endoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. L’endoderme correspond à la région ventrale de l’embryon. Il est à l’origine de l’appareil digestif, de l’appareil respiratoire et de certaines parties de l’appareil urinaire.

Endosome : Les endosomes sont des compartiments délimités par une membrane résultant du phénomène d'endocytose après fusion avec les vésicules nées à partir d'une invagination de la membrane plasmique. Ces vésicules transportent des substances prélevées dans le milieu extracellulaire pour la nutrition de la cellule.

Enzyme : protéine (ou ARN) qui catalyse, accélère une réaction biochimique.

Enzyme de restriction : sorte de ciseaux moléculaires servant à couper l'ADN en des sites bien précis, correspondant pour chacune d'elles à une séquence particulière de bases nucléotidiques.

Epigénétique : on parle souvent de modifications épigénétiques. Ces modifications, qui se passent aux niveaux des gènes, se traduisent par une modulation de leur activité. Une des modifications les plus connues est la méthylation (adjonction d'un groupement méthyle).

Epiphyse : partie terminale renflée des os longs, constituée de tissu spongieux.

Epissage : mécanisme permettant à un ARN transcrit à partir d'un gène, de se débarrasser des séquences introniques, pour donner de l'ARN messager (qui sera ensuite traduit en protéine).

Epitope : partie d'un antigène reconnu par un récepteur situé à la surface d'un lymphocyte.

Espèce : au sens biologique du terme, une espèce se définit par l’interfécondité de deux individus mais également par la fécondité de la première génération. Bien entendu, en paléontologie, cette définition est limitée à l’anatomie.

Eubactérie : les eubactéries sont les bactéries dites « vraies », contrairement aux Archaebactéries. Elles possèdent une paroi rigide et comptent 500 espèces.

Eucaryote : les eucaryotes existent sous forme unicellulaire ou pluricellulaire. Les cellules eucaryotes sont caractérisées par la présence d’un noyau contenant l’information génétique.

Evolution : paradigme en vigueur actuellement, selon laquelle, au fur et à mesure des générations, une espèce se modifie.

Exocytose : l’exocytose correspond à la libération des éléments produits par la cellule. Les macromolécules destinées à être exportées sont enfermées dans des vésicules de sécrétion formées par le bourgeonnement de la membrane plasmique.

Exogène : qui provient de l’extérieur de la cellule.

Exon : fragment de gène dont la séquence d'ADN, après transcription se retrouve dans les ARNm maturés. Cette partie du gène est le plus souvent codante.

Expression : on dit d'un gène qu'il "s'exprime" quand il est actif, c'est à dire, quand il est transcrit sous forme d'ARN messager, puis traduit sous forme de protéine.

Facteur de croissance : substances sécrétées (protéines) par différents types de cellules, necessaires à la croissance (prolifération, différenciation..) cellulaire. Font partie de cette famille : l'insuline, la somatotropine (ou hormone de croissance), la prolactine, certaines cytokines....

Fécondation : fusion des cellules sexuelles mâles et femelles (gamètes). La fécondation va permettre la formation d’un œuf fécondé contenant deux lots de chromosomes. Cette nouvelle cellule diploïde est aussi appelée zygote.

Fibroblaste : cellule du tissu conjonctif qui sécrète les composés de la matrice extracellulaire (laminine, fibronectine, collagène...) et les protéines du tissu conjonctif.

Flagelle : prolongement, filament mobile de certaines cellules (bactéries, algues, champignons, spermatozoïdes) qui leur sert d'organe locomoteur.

Gamètes : cellules germinales (reproductrices), ovule ou spermatozoïde, qui lors de la fécondation, fusionnent pour former le zygote (oeuf).

Géne : unité d'hérédité contrôlant un caractère particulier. Cet élément génétique correspondant à un segment d'ADN ou d'ARN (virus), situé à un endroit bien précis (locus) sur un chromosome. Chaque région de l'ADN qui produit une molécule d'ARN fonctionnelle est un gène. Le gène est responsable d'une fonction spécifique, correspondant le plus souvent à la synthèse d'une protéine. Chez les eucaryotes les gènes sont portés par les chromosomes mais aussi par l'ADN extranucléaire, cas des mitochondries et des chloroplastes. Chez les procaryotes, les gènes sont localisés dans un chromosome circulaire et éventuellement dans des plasmides.

Génétique : science de l'hérédité. La génétique étudie les caractères héréditaires des individus, leur transmission au fil des générations et leurs variations (mutations). C'est l'étude de cette transmission héréditaire qui a permis l'établissement des lois de Mendel.

Génome : ensemble du matériel génétique d'un individu. Patrimoine héréditaire d'un individu.

Génomique : science des génomes. La génomique regroupe un ensemble d'analyses qui vont de l'établissement de cartes du génome (cartographie) à l'identification de nouveaux gènes, à l'étude de leurs fonctions et au séquençage des molécules d'ADN. Dans ces analyses, l'informatique joue un rôle important : des logiciels spécialisés permettent, par exemple, de classer les gènes en fonction des homologies (ressemblances) de leurs séquences et donc de leurs fonctions.

Génotype : ensemble des constituants génétiques d'un organisme, qu'ils soient exprimés ou non.

Gliales : les cellules gliales entourent les neurones et participent au contrôle de l'environnement chimique et électrique de ces mêmes neurones.

Glycolipides : les glycolipides font partie de la famille des lipides. Ils ont de nombreux rôles au sein de l’organisme. Ils interviennent notamment dans les mécanismes de reconnaissance des réactions immunitaires et entrent dans la constitution des membranes cellulaires.

Golgi : (appareil de Golgi) organite membranaire du cytoplasme des cellules eucaryotes constitué d'empilement de saccules (un peu comme une pile d'assiettes). Sa fonction principale est de servir de lieu de transit et de réservoir pour les protéines et lipides fabriqués dans le réticulum endoplasmique. Cet appareil fait partie du réseau de membranes internes que les cellules eucaryotes ont mis en place pour effectuer le transport des macromolécules.

Haploïdie : chez les eucaryotes, présence d'un jeu unique de chromosomes dans le noyau.

Haptène : molécule incapable à elle seule, de provoquer la production d'anticorps.

Hélicases : familles d'enzymes capables de dérouler l'hélice de l'acide nucléique (ADN ou ARN).

Hérédité : transfert des caractères d’une génération à une autre par l’intermédiaire des gènes.

Hétérozygote : un individu est hétérozygote pour un gène quand il possède deux allèles différents de ce gène.

Histones : protéines s'associant à l'ADN pour former la structure de base de la chromatine. Les histones jouent un rôle important dans l'empaquetage et le repliement de l'ADN.

Homéogènes : génes régulateurs du développement embryonnaire, découverts chez la drosophile, puis chez le xénope, la souris et l'homme, et qui déterminent le plan de l'organisme (mise en place spatio-temporelle).

Homozygote : un individu est homozygote pour un gène quand il possède deux allèles identiques de ce gène.

Hybridation moléculaire : technique permettant de mettre en évidence au sein d'une cellule ou d'un tissu, une séquence d'acide nucléique, par exemple de localiser un locus sur un chromosome. Elle est basée sur le principe de complémentarité des bases nucléiques, plus particulièrement entre l'ADN et le brin d'ARN de séquence complémentaire. Le brin de séquence complémentaire est aussi appelé sonde et généralement "marqueur" pour le localiser. Il existe donc des "sondes radioactives" et des "sondes froides".

Hyperplasie : prolifération anormale des cellules d'un tissu, il en résulte une augmentation de la taille de ce tissu.

Induction : mécanisme par lequel un tissu embryonnaire est formé sous l'action d'un signal émanant d'un autre tissu.

Influx nerveux : signal électrique parcourant les axones et leurs prolongements (voir neurone), véhiculant un message, qui est ensuite traité au niveau du cerveau.

Insuline : hormone polypeptidique intervenant dans le cycle du glucose. Elle est synthétisée dans le pancréas. Elle permet l'absorption du glucose par les cellules musculaires et les adipocytes. Lorsque sa sécrétion est insuffisante, il y a apparition du diabète. C'est une hormone hypoglycémiante. Son rôle est de maintenir constante la concentration du sang en glucose.

Interférons : protéines naturelles fabriquées par les cellules de l'organisme et qui exercent des effets variés sur les cellules du système immunitaire. Elles activent notamment les macrophages (phagocytose) et possèdent des propriétés antivirales, antiprolifératives et antifibrotiques. Il existe plusieurs types d'interférons : a, b et g.
Les interférons a et b sont produits en réponse à une infection virale (VIH, hépatites).

Interleukines : substances solubles (messagers) sécrétés par les macrophages et certains lymphocytes qui permettent à d'autres cellules du système immunitaire de communiquer entre elles. Elles servent notamment de médiateurs dans les interactions locales entre les leucocytes (globules blancs).

Interphase : période du cycle cellulaire située entre deux mitoses. Pendant l'interphase les chromosomes sont décondensés et distribués dans tout le noyau. Trois phases se succèdent pendant l'interphase : une phase de croissance de la cellule (G1), une phase de réplication de l'ADN (S) et une phase de croissance et de préparation à la mitose (G2). Voir l'animation " cycle cellulaire"

Intron : fragment d'un gène situé entre deux exons. Les introns sont présents dans l'ARNm immature et absents dans l'ARNm mature. Fragment "non codant" du gène.

Ischémie : arrêt ou insuffisance de la circulation sanguine dans une partie du corps ou un organe, qui prive les cellules d'oxygène et entraîne leur nécrose. Les ischémies peuvent être dues à l'obstruction d'un vaisseau (thrombose) ou à la compression d'une artère (sténose). Les infarctus sont consécutifs à des ischémies.

Kinase : une protéine kinase est une enzyme capable de déposer un groupement phosphate sur un site spécifique d’une protéine. Ce mécanisme, appelé phosphorylation, inhibe ou active la protéine. Il a une importance capitale dans de nombreux mécanismes biologiques comme le cycle cellulaire.

Kératinocyte : cellule constitutive de la couche superficielle de la peau (épiderme) et des phanères (ongles, cheveux, poils, plumes, écailles). Elle synthétise la kératine, protéine fibreuse et insoluble dans l'eau, qui assure à la peau sa propriété d'imperméabilité.

Laminines : protéines de la membrane basale des cellules jouant un rôle dans l'attachement et la migration des cellules lors de l'embryogenèse.

Ligand : molécule qui se lie à une protéine jouant le rôle de récepteur. Les hormones, les facteurs de croissance en sont des exemples.

Lipides : ensemble des corps gras. Ils sont constitués de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Les lipides sont insolubles dans l'eau et solubles dans les solvants organiques. Ce sont les des principaux constituants des membranes plasmiques. Les lipides regroupent : les acides gras, les glycérides, les phospholipides, les glycolipides...

Lipoprotéine : association moléculaire formée par des lipides et des protéines. Ces molécules permettent aux lipides, peu solubles dans l'eau, de circuler dans le sang (notamment elles assurent le tansport des triglycérides et du cholestérol).

Liposome : vésicule lipidique artificielle (dont la membrane est constituée d'une ou plusieurs bicouches de lipides) qui possède la capacité d'encapsuler et de protéger, par exemple, des protéines ou du matériel génétique. Cette propriété fait que les liposomes sont utilisés comme vecteurs ou transporteurs en pharmacologie (vectorisation de principes actifs) et en génétique (transfert de gènes).

Locus : emplacement précis d'un gène sur un chromosome.

Lymphocytes : variété de globules blancs du sang. Ils interviennent dans la réponse immunitaire. Ils sont de deux sortes : les lymphocytes B (production d'anticorps) et les lymphocytes T (immunité à médiation cellulaire).

Lysosome : vésicule intracytoplasmique, pourvue d'une membrane, qui contient des enzymes (hydrolases) capables de digérer des molécules intracellulaires.

Macromolécule : Molécule organique de très haut poids moléculaire. Elles sont associées au fonctionnement de la cellule à tous les niveaux : informationnel (mémoire génétique) ,métabolique et structural (organisation cellulaire). On, peut distinguer trois grandes familles de macromolécules : acides nucléiques (ADN et ARN), protéines et glycosaminoglycanes.

Macrophage : cellule d'origine sanguine (monocyte) localisée dans les tissus (foie, poumons, ganglions lymphatiques, rate...) qui possède trois fonctions principales : activité de sécrétion (cytokines...) ; coopération cellulaire (c'est une cellule présentatrice d'antigènes, relation avec les lymphocytes) ; phagocytose (ingestion de bactéries, levures, débris cellulaires...).

Méiose : la méiose est une double division cellulaire. Elle permet de passer d’une cellule à deux lots identiques de chromosomes (cellule diploïde, 2n), à quatre cellules contenant un seul lot de chromosomes (cellules haploïdes, n). Chez les animaux, cette division est à l’origine des gamètes.

Mésoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. Le mésoderme correspond à la couche cellulaire médiane, il est compris entre l’endoderme et l’ectoderme. Le mésoderme émet des protéines vers l’ectoderme pour influencer sa différenciation. Il est à l’origine de l’appareil circulatoire, du squelette, du système musculaire, de l’appareil urinaire et de l’appareil reproducteur.

Métabolisme : C’est l’ensemble de toutes les réactions chimiques s’effectuant dans la cellule vivante. On définit le métabolisme par trois fonctions précises :
• L’extraction et le stockage de l’énergie
• La transformation des molécules exogènes en matériaux précurseurs, à la base de la construction de la cellule
• L’assemblage de ces précurseurs en macromolécules indispensables au fonctionnement de la cellule.

Microsatellites : courtes séquences d'ADN des chromosomes formées de la répétition d'un motif lui-même constitué de une à quatre bases. Les plus étudiés sont les répétitions (CA)n. Très polymorphes, ce sont de bons marqueurs pour la cartographie génétique.
Mitochondrie : organites cytoplasmiques des cellules eucaryotes où se déroule la respiration cellulaire, productrice d'énergie.

Mitose : division d’une cellule, dite cellule mère, en deux cellules filles analogues. Ces deux cellules ont une information génétique identique à celle de la cellule mère. La transmission de l’information génétique a lieu grâce à la duplication de l’ADN en deux molécules identiques suivie de la séparation de ces deux molécules d’ADN dans deux cellules filles. La mitose est responsable du renouvellement cellulaire, c’est un phénomène continu composé de quatre étapes (Prophase, métaphase, anaphase et télophase). Elle sinscrit dans le cycle cellulaire.

Molécule : une molécule est un ensemble électriquement neutre. Elle est constituée par un assemblement d’atomes identiques ou différents liés entre eux par des liaisons covalentes. L’ADN et la cellulose sont des molécules.

Monocaténaire : acide nucléique constitué d'une seule chaîne de nucléotides. L'ARN messager est monocaténaire.

Monocyte : globule blanc (leucocyte) du sang produit par la moelle osseuse. Le monocyte est une cellule jeune, lorsqu'il devient agée et qu'en même temps il quitte le sang, il devient un macrophage. Le monocyte intervient dans la phagocytose, l'hémostase (coagulation).

Monomère : unité de bases des polymères.

Morphogenèse : développement des formes d'un organisme au cours de l'embryogenèse.

Motoneurone : cellule nerveuse directement connectée à un muscle et qui commande sa contraction à l'aide d'une impulsion nerveuse (synapse neuromusculaire). Cette cellule peut agir sur un petit ou un grand nombre de fibres musculaires, l'ensemble étant appelé une unité motrice.

Mutation : altération du matériel génétique (ADN ou ARN) d'une cellule ou d'un virus qui entraîne une modification durable de certains caractères du fait de la transmission héréditaire de ce matériel génétique de génération en génération.

Myéline : spirale compacte de membrane plasmique de cellule gliale (oligodendrocyte, cellule de schwann), riche en lipides (70%), qui entoure certains axones en formant une gaine autour de ceux-ci (gaine de myéline). Cette gaine isole les axones les uns des autres et permet d'accroître la vitesse de propagation du message nerveux le long des fibres nerveuses.

Myélome : cancer de la moelle osseuse qui se caractérise souvent par une prolifération des lymphocytes B et entraîne la synthèse d'une immunoglobuline anormale.

Myocytes : cellules du muscle cardiaque (myocarde) qui ont la propriété de se contracter grâce à leurs myofibrilles.

Nanomètre : unité de longueur que l’on utilise pour mesurer l’infiniment petit. Un nanomètre équivaut à 10 –9 mètre.

Neurite : prologement cytoplasmique neuronal en cours d'élongation qui donnera à terme soit un axone soit une dendrite.

Neurone : cellule du système nerveux composée d'un corps neuronal comportant un noyau. Le corps neuronal est entouré de dendrites par lesquelles lui parvient l'information provenant d'autres cellules. Il est prolongé par une sorte de cible, l'axone, par lequel il transmet à distance l'influx nerveux à d'autres neurones ou à d'autres cellules (musculaires, sensorielles...). L'axone possède des prolongements axonaux permettant d'établir des connexions avec d'autres cellules à travers les synapses.

Neurotransmetteur ou neuromédiateur : molécule chimique qui assure la transmission des messages d'un neurone à l'autre, au niveau des synapses. Exemples de neurotransmetteurs : l'acéthylcholine, l'adrénaline, la noradrénaline, la dopamine, la sérotonine, l'histamine, le glutamate, les neuropeptides...

Nucléole : organite présent en nombre variable dans le noyau cellulaire. C'est le lieu de synthèse de l'ARN ribosomique (ARNr) et de l'assemblage des ces ARNr avec des protéines issues du cytoplasme, pour former les sous-unités des futurs ribosomes.

Nucléoside : élément constitutif des acides nucléiques (ADN et ARN) constitué d'une base azotée (purine ou pyrimidine), associée à un sucre (pentose : ribose pour l'ARN et desoxyribose pour l'ADN). Les quatre unités nucléosidiques de l'ADN sont : désoxyadénosine, désoxyguanosine, désoxythymidine et désoxycytidine.

Nucléotide : unité de construction des acides nucléiques, résultant de l'addition d'un sucre (ribose pour l'ARN et désoxyribose pour l'ADN), d'un groupement phosphate et d'une base azotée à l'origine de l'information. Il existe quatre nucléotides différents pour l'ADN : adénine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) et quatre nucléotides différents pour l'ARN : uracile (U), guanine (G), cytosine (C), adénine (A).
C'est la succession des bases résultant de l'enchaînement des nucléotides dans l'acide nucléique qui constitue le message génétique.

Organites : éléments différenciés contenus dans les cellules et qui ont des fonctions bien précises. (noyau, chloroplastes, mitochondries)...

Ovogenèse : l’ovaire est le siège de l’ovogenèse. C’est un long processus à l’origine des cellules germinales femelles à un lot de chromosome (gamètes), appelées ovules. L’ovogenèse est réalisée grâce à la méiose subie par les cellules souches germinales (ovogonies).

Ovule : cellule sexuelle (gamète) femelle résultant de la méiose subie par les cellules souches germinales (ovogonies). Cette cellule est fécondable par la cellule sexuelle mâle (spermatozoïde). L’ovule est souvent confondu avec l’ovocyte. L’ovocyte est bloqué en deuxième métaphase de méiose. La pénétration du spermatozoïde dans l’ovocyte permet à la méiose de s’achever. L’ovocyte devient alors un ovule prêt à fusionner son matériel génétique avec celui du gamète mâle.

Pathogénicité : pouvoir d'un organisme (virus, bactéries...), d'une substance à causer une maladie.

Peptide : molécule composée d'un petit nombre d'acides aminés (contrairement aux polypeptides et aux protéines), réunis par des liaisons peptidiques.

Phagocytose : mécanisme qui permet a certaines cellules spécialisées (macrophages, granulocytes neutrophiles) ainsi qu'a certains organismes unicellulaires (protistes) l'ingestion de particules étrangères tels que des bactéries, des débris cellulaires, des poussières... La phagocytose a un rôle important dans la fonction immunitaire, c'est en effet un moyen de défense de l'organisme, notamment lors d'infections bactérienne et parasitaire.

Phénotype : ensemble des caractères observables d'un individu. Le phénotype correspond à la réalisation du génotype (expression des gènes) mais aussi des effets du milieu, de l'environnement.

Phéromones : substance ou mélange de substances intervenant dans la communication chimique, et qui est susceptible de modifier chez un congénère, son comportement ou sa physiologie. Il en existe cinq types principaux : phéromones sexuelles, phéromones grégaires, phéromones de piste, phéromones d'alarme et phéromones d'espacement.

Phospholipides : les phospholipides sont les principaux lipides constituant la membrane plasmique. Ils sont constitués d’une partie hydrophobe et d’une partie hydrophile. Cette particularité permet la formation spontanée de la membrane plasmique (toutes les parties hydrophobes sont au centre de la cellule, les parties hydrophiles sont à l’extérieur).

Pluripotence : capacité que possède une cellule à se différencier en certains autres types cellulaires. C'est le cas, par exemple, des cellules souches myéloïdes de la moelle osseuse qui sont à l'origine des cellules sanguines.

Polymérase : enzyme capable d'enchaîner des nucléotides en polymères d'ADN ou d'ARN (ARN polymérase, ADN polymérase).

Polymère : un polymère est une grande molécule formée par la répétition d’un même motif de base, le monomère. L’indice de polymérisation des polymères est le nombre de fois où le monomère est répété.

Polypeptides : polymères constitués de plusieurs acides aminés. Les protéines sont de longues chaînes polypeptidiques.

Procaryote : une cellule ou un organisme procaryote sont caractérisés par l’absence de noyau. Le matériel génétique des procaryotes est sous forme d’un chromosome unique appelé nucléoïde.

Protéine : une des plus importantes classes de molécules présentes dans tous les organismes vivants et les virus. Elles assurent l'essentiel des fonctions de la cellule (architecture cellulaire, effecteurs au niveau du fonctionnement). On les retrouve sous différentes formes : enzymes, hormones, récepteurs, neurotransmetteurs... Les protéines sont des macromolécules constituées de longues chaînes d'acides aminés (les éléments de base). La protéine est la résultante du message génétique contenu dans un gène, elle est produite lors de la synthèse protéique. Voir l'animation "synthèse des protéines".

Protiste : organisme eucaryote unicellulaire. Exemple : la paramécie.

Proto-oncogène : gène impliqué dans le contrôle de la division cellulaire (stimulation) et dont la mutation est à l'origine de tumeurs (prolifération excessive des cellules).

Radical libre : fragment obtenu par scission d'une molécule et qui possède une très grande réactivité chimique.

Récepteur : protéine, généralement située à la surface des cellules, capable de fixer une molécule informative (médiateurs chimiques, neurotransmetteurs, hormones...) et de convertir ce message extracellulaire en signal intracellulaire, entraînant une réponse de la part de la cellule.

Récessif : se dit d'un caractère ou d'un allèle qui ne s'exprime qu'à l'état homozygote, c'est-à-dire que lorsqu'il est présent en deux copies dans le génome. Caractère récessif par opposition à caractère dominant.

Recombinaison : échange d'information génétique (brin d'ADN) entre deux secteurs différents du génome. Un exemple fréquent se déroule lors de la méiose entre chromosomes homologues ("crossing over").

Régulation : contrôle de l'expression, ou activité, de ce gène.

Ribose : sucre, pentose, qui entre dans la composition des nucléotides qui constituent l'ARN.

Ribosome : organite du cytoplasme de la cellule où se déroule le processus de traduction de l'ARN messager en protéine. Cette fonction est commune à toutes les cellules vivantes.

Séquençage : procédé utilisé pour déterminer l'ordre (la séquence) des acides aminés d'une protéine ou des bases dans les acides nucléiques (ADN et ARN).

Soma : ensemble des cellules non sexuelles d'un organisme vivant.

Spermatogenèse : C’est un long processus à l’origine des cellules germinales mâles à un lot de chromosome (gamètes), appelées spermatozoïdes. La spermatogenèse est réalisée grâce à la méiose subie par les cellules souches germinales (spermatogonies). Le testicule est le siège de la spermatogenèse.

Spermatozoïde : cellule sexuelle (gamète) mâle résultant de la méiose subie par les cellules souches germinales (spermatogonies). Cette cellule est susceptible de féconder le gamète femelle, pour donner un zygote.

Symbiose : relation permanente entre deux organismes d'espèces différentes et qui se traduit par des effets bénéfiques aussi bien pour l'un que pour l'autre.

Synapse : espace entre deux cellules nerveuses qui constitue une aire de jonction par laquelle le message chimique passe d'un neurone à l'autre, entraînant l'excitation ou l'inhibition de ce dernier.

Télomères : extrémités d'un chromosome intervenant dans sa stabilité et dans les processus cellulaires intervenant dans le vieillissement.

Théorie chromosomique de l'hérédité : théorie établie par le généticien Thomas Morgan, affirmant que les gènes sont des éléments matériels portés par les chromosomes.

Thérapie génique : méthode consistant à introduire du matériel génétique (gène) dans les cellules d'un organisme pour y corriger une anomalie (mutation, altération...) à l'origine d'une pathologie. Il s'agit souvent d'apporter un gène normal et fonctionnel dans une cellule où le gène présent est altéré.
Totipotence : capacité que possède une cellule de se différencier en tous les types cellulaires. C'est le cas des cellules souches embryonnaires (embryon de moins de 8 jours).

Traduction : processus permettant la synthèse d'une chaîne polypeptidique (protéine) à partir d'un brin d'ARN messager. La traduction a lieu au niveau des ribosomes.

Transcription : processus permettant la copie de l'ADN en ARN. L'ARN synthétiser peut-être de type ARN messager, de transfert ou ribosomique. C'est la première étape du processus qui permet de passer de l'ADN à la protéine, ou plus concrètement du gène à son produit.

Transgène : gène étranger introduit dans le génome d'un organisme génétiquement modifié.

Transgénèse : technique servant à introduire un gène étranger (transgène) dans le génome d'un organisme, en vue d'obtenir un organisme génétiquement modifié. Pour être réussie la transgenèse nécessite :
-la pénétration du transgène dans les cellules-cibles
-son intégration dans le génome - son aptitude à s'exprimer dans les cellules (production d'une protéine)
-et enfin la possibilité d'obtenir la régénération d'individus entiers à partir de cellules génétiquement modifiée.

Transgénique : animal, plante... dont le génome a été modifié par introduction d'un gène étranger.

Translocation : échange de segments entre deux chromosomes. La myopathie de Duchenne en est un exemple : translocation d'une région du chromosome X sur le chromosome 21.

Vecteur : Molécule d'ADN capable de s'autorépliquer (plasmide, cosmide, ADN viral) dans laquelle on introduit (in vitro) de l'ADN étranger et que l'on utilise ensuite pour faire pénétrer cet ADN dans une cellule hôte.

Virus : particule microscopique infectieuse possédant un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN) qui ne peut se répliquer qu'en pénétrant dans une cellule et en utilisant sa machinerie cellulaire. Les virus sont en général des germes pathogènes.

Vitamines : molécules indispensables au bon développement et au fonctionnement normal de l'organisme, qui ne peut les synthétiser en quantité suffisante. Ces molécules n'ont pas de valeur énergétique et doivent être absorbées quotidiennement à faible dose. Différentes classes de vitamines existent : vitamine A, B, C, D, E, K, PP. Une alimentation équilibrée évite les carences vitaminiques. Quelques cas de carence : vitamine C : scorbut ; vitamine B1 : beri- béri ; vitamine D : rachitisme.

Xénogreffe : on dit aussi hétérogreffe, greffe entre deux individus, un donneur et un receveur, qui appartiennent à deux espèces différentes (exemple, greffe d'un foie de porc sur un homme).

YAC : Chromosome artificiel de levure ("yeast artificial chromosome"). Ce matériel, utilisé pour le clonage de grands fragments d'ADN, a permis notamment l'exploration du génome humain.

Zygote : chez les eucaryotes, c'est le résultat de la reproduction sexuée, l'oeuf, cellule provenant de la fusion des deux gamètes : un ovule et un spermatozoïde.

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