initiation musicale toulon   Primitive, l'oxygénation de nos cellules ?
  initiation musicale

 

 

 

 

 

 

Primitive, l'oxygénation de nos cellules ?


Plaie d'oxygène n'est pas toujours mortelle
Jean-Charles Massabuau, Cécile Klingler dans mensuel 354
daté juin 2002 -

Sous notre regard d'animal « évolué », le constat est perturbant : le sang des animaux à respiration aquatique est bien moins oxygéné que le nôtre. Mais il est aussi oxygéné que le milieu dans lequel baignent nos cellules... Serait-ce le résultat d'un étonnant continuum respiratoire venant du fond des temps ?
Des poissons le ventre en l'air, l'oeil vitreux, morts... Par manque d'oxygène ? Que la scène se déroule en aquarium, bassin ou rivière, la conclusion tombe, systématiquement affirmative. Pourtant, on sait depuis plusieurs années que les animaux aquatiques poissons, crustacés, mollusques ou annélides règlent très souvent le débit de renouvellement d'eau sur leurs branchies pour avoir un sang - et donc des cellules - le moins oxygéné possible. Cette observation a longtemps semblé paradoxale, par comparaison avec le sang très oxygéné des animaux à sang chaud - oiseaux et mammifères. Elle est aujourd'hui mise à profit pour ouvrir de nouvelles perspectives dans le domaine de l'analyse de problèmes environnementaux, du fonctionnement cellulaire et de l'évolution. En effet, on sait que nos cellules d'homéothermes * fonctionnent, elles aussi, à une pression partielle * d'oxygène très faible : des cellules d'animaux primitifs vivant il y a 1 à 2 milliards d'années à celles des mammifères actuels, y aurait-il un continuum respiratoire d'un impressionnant conservatisme ?

La puce à l'oreille. Il y a une vingtaine d'années, les écrevisses avaient, les premières, éveillé l'intérêt des écophysiologistes. Quel que soit l'état d'oxygénation de l'eau, elles ajustaient systématiquement leur activité ventilatoire * de façon à ce que leur sang artériel demeure à un très faible niveau d'oxygénation1. Un résultat bien différent de celui relevé chez les animaux à sang chaud, dont, en milieu aérien, la pression partielle * d'oxygène du sang est cinq à dix fois plus élevée. En outre, cette pression varie très nettement selon la pression partielle d'oxygène de l'air inspiré, ce qui n'est pas le cas chez l'animal aquatique fig. 1. D'emblée, une éventuelle erreur expérimentale fut suspectée, d'autant plus que l'analyse de la littérature scientifique montrait une grande variabilité dans les résultats. Certains auteurs avaient effectivement mesuré des valeurs d'oxygénation basses, mais beaucoup avaient rapporté des valeurs plus élevées, parfois comparables à celles mesurées chez l'homme.
Ces contradictions n'ont pas résisté à la mise en examen des conditions expérimentales : une grande partie de l'explication réside dans la manière d'aborder ces animaux, très sensibles au stress mais toujours silencieux face à un expérimentateur... Isolés des multiples stimulations sonores, vibratoires et visuelles liées au fonctionnement d'un laboratoire, les écrevisses - comme tous les crustacés étudiés depuis dans des conditions de calme, sur le terrain comme au laboratoire - présentent effectivement une très faible activité ventilatoire au repos. Dès lors, il a fallu se rendre à l'évidence : il existait bien une stratégie de régulation inconnue et originale, qu'on a retrouvée ensuite chez des représentants des trois autres grands groupes d'animaux à respiration aquatique que sont les poissons2, les mollusques3,4 et les annélides5.
Chez tous ces animaux, l'oxygénation du sang est réglée à des pressions partielles d'oxygène très basses quelle que soit l'oxygénation du milieu environnant. Dans les eaux sur-oxygénées où la photosynthèse est importante - comme les herbiers en été -, le débit d'eau sur les branchies diminue par rapport à sa valeur usuelle, pour éviter une plus forte oxygénation interne. Le phénomène est inverse dans les eaux peu oxygénées, sans que l'animal, toutefois, n'en fasse « plus qu'il n'en faut » : le débit d'eau passant sur les branchies augmente seulement dans des proportions qui lui permettent de rester juste au-dessus du seuil d'anaérobiose. On observe donc un comportement d'économie d'énergie en termes d'activité ventilatoire, car un minimum d'eau est déplacé dans la ou les cavités branchiales pour une extraction d'oxygène optimisée. Ce comportement particulier a reçu le nom de « stratégie des faibles PO2 » PO2 pour pression partielle d'oxygène.

Avantages multiples. Si ce mode de gestion des flux d'oxygène ne devait procurer qu'un seul avantage, ce serait celui-là : il confère un atout écologique certain pour faire face, au moins de façon transitoire, à des problèmes de très faible oxygénation de l'eau. En effet, la constance d'oxygénation du milieu intérieur de l'animal est assurée jusqu'à des valeurs de PO2 très basses dans l'environnement. Cette caractéristique explique, au moins en partie, la présence d'animaux dans des eaux très peu oxygénées, mais non polluées, durant certaines périodes de l'année. C'est ce qui se produit au fond de lagunes en été à marée basse, dans certains bassins de fermes aquacoles en périodes chaudes ou dans certaines rivières. Cette stratégie va de pair avec l'absence de réserves d'oxygène dans le milieu intérieur, que ce soit le sang ou les tissus. L'oxygène est géré comme fonctionne une grande partie de notre économie de marché, sans stocks, en flux tendus.
Sur le plan cellulaire, la stratégie des faibles oxygénations du milieu intérieur pose aux chercheurs plusieurs problèmes cruciaux : comment un animal peut-il « fonctionner » dans des conditions aussi drastiques ? Cette situation n'est-elle pas limitante pour un certain nombre de réactions physiologiques ? Elle se heurte en tout cas aux données de la biochimie. En effet, nombre de réactions métaboliques dépendent de l'oxygène. Or, leur constante d'affinité pour cet élément c'est-à-dire la concentration en oxygène pour laquelle la vitesse de réaction atteint 50 % de sa valeur maximale correspond à des concentrations beaucoup plus élevées que celles permises par de faibles pressions partielles. En fait, sur la centaine de réactions dépendant de l'oxygène que l'on connaît, seule celle catalysée par la cytochrome c-oxydase une enzyme qui participe à la synthèse d'ATP dans les mitochondries ne serait théoriquement pas limitée par ces faibles états d'oxygénation6. Cette particularité de fonctionnement fait des animaux aquatiques utilisant la stratégie des faibles PO2 des objets d'étude intriguants pour les spécialistes de l'énergétique cellulaire. Le minuscule crustacé Artemia franciscana - bien connu des aquariophiles qui nourrissent leurs poissons de ses larves - a dévoilé en 2000 quelques-unes des caractéristiques de ses mitochondries les usines énergétiques de la cellule. In vitro, ces dernières présentent un mécanisme de phosphorylation oxydative * plus efficace dans une solution faiblement oxygénée que dans une solution équilibrée à l'air7.
Cela dit, si la pression partielle d'oxygène dans le sang d'un animal aquatique au repos est excessivement basse, elle augmente dans certaines situations physiologiques bien précises, comme s'il fallait lever une limitation. Pendant la journée, lorsqu'un crustacé est au repos, immobile et caché sous des pierres, la pression partielle dans les tissus est réellement minimale et limite le métabolisme oxydatif des muscles locomoteurs des pattes. En revanche, elle augmente lors des phases d'activité nocturne de recherche de nourriture, levant ainsi la limitation métabolique diurne8. Chez l'écrevisse Astacus leptodactylus, ce rythme circadien voit la pression partielle d'oxygène dans le sang doubler entre le jour et la nuit, bien qu'elle reste toujours très en deçà de celle de l'eau. Comme on a expérimentalement montré que ces faibles pressions limitent de façon précise le métabolisme des muscles locomoteurs, mais pas les besoins globaux de l'animal en oxygène, on en a conclu que ce mécanisme devait participer à la réalisation d'un comportement de repos en agissant directement sur les pattes. Ce comportement est assimilé à un état de torpeur diurne ; la gestion de l'oxygène contribue donc à dissimuler l'animal à ses prédateurs pendant la journée. Une augmentation analogue a été observée, chez le homard cette fois, pendant les premières heures après la prise de nourriture. L'oxygène influence alors, à la manière directe d'un neuromodulateur, l'activité de neurones et de synapses spécifiques de la partie du cerveau qui commande le fonctionnement de l'appareil digestif pendant les premières étapes de la digestion9,10. Bloquer cette augmentation transitoire, à un niveau du cerveau très précis, altère profondément le travail de filtration de la chambre pylorique et la coordination de ses mouvements avec l'estomac.

Mettre en évidence et expliquer les conséquences physiologiques de la stratégie des faibles oxygénations ne reflète qu'un aspect des recherches actuelles. Le côté, disons, fonctionnel et mécanistique. Parallèlement, les scientifiques cherchent également à comprendre jusqu'à quel ensemble d'animaux le concept d'homéostasie du milieu intérieur en situation de limitation chronique d'oxygène est généralisable, et quelle est son origine. Est-il inéluctablement lié au mode de respiration aquatique ? Non, puisqu'on le retrouve chez des poïkilothermes à respiration aérienne comme le crabe des cocotiers11 - crabe terrestre - et les araignées. Serait-il à rapprocher du faible niveau métabolique des cellules d'animaux fonctionnant à des températures plus basses que les nôtres, et qui réclament un flux d'oxygène dix à cinquante fois moins important ? La relation paraît logique : l'un des principaux mécanismes responsables de la diffusion d'oxygène du sang dans la cellule est en effet la différence de pression partielle entre sang et milieu intracellulaire. Des pressions partielles élevées dans le sang seraient associées à un métabolisme élevé alors que des pressions faibles seraient suffisantes pour assurer un métabolisme faible.

Si l'hypothèse « métabolique » est correcte, elle implique que tous les animaux aquatiques ne suivent pas la stratégie des très faibles oxygénations du sang pendant toutes les phases de leur comportement. C'est ce qui, précisément, a été constaté chez certains d'entre eux. Nous avons déjà vu que, lorsque les crustacés se déplacent en période de recherche de nourriture, leur pression partielle d'oxygène dans le sang artériel augmente. Pour des exercices plus intenses, il n'est pas exclu que des augmentations transitoires, et peut-être plus importantes, aient lieu chez des poissons très actifs comme les thons et les salmonidés. Les thons, en particulier, sont des poissons qui ont des muscles « chauds » et sont parfois considérés comme une sorte d'étape intermédiaire entre l'homéothermie et la poïkilothermie. Pour autant, et même si l'hypothèse « métabolique » se révèle correcte, ne retrouve-t-on pas, chez les animaux à sang chaud, des éléments rappelant la stratégie des faibles oxygénations ? En fait, on sait aujourd'hui que c'est bien le cas. In fine, il est actuellement envisagé d'intégrer le concept de stratégie des faibles oxygénations dans une perspective évolutionniste qui considère l'adaptation de la vie animale à l'augmentation de la quantité d'oxygène sur Terre.
Il faut se rappeler qu'à l'origine la vie s'est développée dans une eau marine faiblement oxygénée. Elle n'était alors représentée que par des unicellulaires, puis par des formes pluricellulaires de petite taille qui obtenaient l'oxygène par diffusion. La quantité d'oxygène a ensuite augmenté dans l'atmosphère avec le développement de la photosynthèse. En parallèle, les animaux grandissaient tout en se complexifiant, et certains développaient des branchies et des systèmes de transport d'oxygène par le sang permettant à ce gaz d'atteindre un milieu intérieur devenu inaccessible. Ce qui est remarquable, c'est qu'aujourd'hui la pression partielle d'oxygène dans le milieu extracellulaire et les cellules des mammifères est toujours très faible. En fait, elle est dans la même gamme que celle du sang artériel des animaux aquatiques dont nous venons de parler fig. 2. D'où l'hypothèse que l'animal, aquatique puis aérien, à sang froid puis à sang chaud, se serait continuellement adapté au cours de la phylogenèse, de telle sorte que l'état d'oxygénation de ses cellules demeure à un niveau faible et constant, bien que la complexité des organismes et la quantité d'oxygène dans leur environnement aient augmenté12 fig. 3.
Pour attractive qu'elle soit, cette hypothèse du maintien d'un niveau primitif d'oxygénation n'est sans doute pas suffisante pour expliquer la similarité des valeurs de pression partielle d'oxygène entre cellules d'animaux à sang froid, puis à sang chaud. Un complément d'explication se trouve peut-être dans le problème de la toxicité de l'oxygène. En effet, les pressions partielles plus élevées ont sur le fonctionnement cellulaire une action délétère connue depuis très longtemps - c'est en 1878 qu'il en était fait mention pour la première fois13. A présent, on sait que cet effet résulte de la toxicité des radicaux libres, ces dérivés de l'oxygène chimiquement très réactifs qui, de ce fait, détruisent les molécules organiques avec lesquelles ils entrent en contact. L'action des radicaux libres est d'ailleurs, aujourd'hui, l'une des principales théories pour expliquer les causes incontournables du vieillissement14. Certes, il existe bien des enzymes qui détruisent certains d'entre eux, enzymes dont on pense qu'elles sont apparues très tôt au cours de l'évolution. Mais prévenir une trop forte élévation de pression partielle d'oxygène dans les cellules représente bien sûr le moyen le plus simple et le plus immédiat de limiter la production de radicaux libres et le danger qu'ils représentent.

Elargissement. Etant donné la relation très ubiquiste entre oxygène et vivant, c'est à un champ du fonctionnement cellulaire très large que pourrait maintenant s'étendre le domaine d'application de la stratégie des faibles oxygénations. Il faut savoir, par exemple, qu'à quelques exceptions près la plupart des études faites en physiologie et biologie cellulaire sont réalisées avec des cellules souvent maintenues dans des milieux où l'oxygénation est dix, cinquante ou cent fois plus élevée qu'in situ, ou à des niveaux d'oxygénation inconnus et non contrôlés. Des chercheurs comme Dean Jones, de l'université Emory à Atlanta, ont pourtant, dès 1985, posé clairement la question du niveau d'oxygénation nécessaire à une cellule15. Pour compliquer encore plus les choses, d'autres ont depuis suggéré que les cellules pourraient utiliser l'oxygène et ses dérivés non seulement comme des modulateurs de réactions biochimiques, mais aussi comme molécules de signalisation à part entière16. A la frontière entre manque et excès d'une molécule on ne peut plus vitale, l'écophysiologie ouvre donc des champs nouveaux, au-delà de l'étude du fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Elle met en lumière de nouvelles hypothèses évolutives et stimule l'analyse de facettes originales du rôle de l'oxygène, de la cellule à l'organisme.

1MassabuauetBurtin,J . Comp. Physiol. B 155, 43, 1984.
2 J. Forgue et al., J. Exp. Biol., 143, 305, 1989.
3 J.-C. Massabuau et al., Respir. Physiol., 83, 103, 1991.
4 D. Tran et al., Canad. J. Zool., 78 ,2027, 2000.
5 A. Toulmond, Respir. Physiol., 19, 130, 1973.
6 J.M. Vanderkooi et al.,Am.J.Physiol.,260,C1131, 1991.
7 E. Gnaiger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 11080, 2000.
8 J. Forgue et al., J. Exp.Biol. ,204,933,2001.
9 J.-C. Massabuau et P. Meyrand, J. Neurosci., 16, 3950, 1996.
10 S. Clemens et al., J. Neurosci., 18, 2788, 1998.
11 C. Farrelly et P. Greenaway, J. Exp. Biol., 187 ,113,1994.
12J.-C. Massabuau, Respir. Physiol., 128, 249, 2001.
13 P. Bert, La Pression barométrique, Paris, Masson, 1978 réimprimé en 1979 par les Editions du CNRS.
14 T. Finkel et N.J. Holbrook, Nature, 408, 239, 2000.
15 D.P. Jones et al., Mol. Physiol., 8 ,473, 1985.
16 H. Acker, Respir. Physiol., 95, 1, 1994.

NOTES
*Homéotherme
Animal dont la température est constante 37°C chez es mammifères,
41°C chez les oiseaux
et indépendante de celle du milieu extérieur. S'oppose à poïkilotherme.
*Ventilation
Convection du milieu liquide ou gaz au niveau d'un échangeur gazeux externe poumons ou branchies.
*Pression partielle
La pression partielle d'un gaz dans un mélange gazeux occupant un volume donné est la pression qu'il exercerait s'il occupait seul ce volume. La référence utilisée est la pression barométrique de l'air au niveau de la mer, soit 100 kiloPascal kPa. L'air contenant 21 % d'oxygène, la pression partielle d'O2 y est de 21 kPa.
*Phosphorylation oxydative : étape finale du catabolisme, pendant laquelle est libérée la plus grande partie de l'énergie métabolique.

 

 DOCUMENT      larecherche        LIEN

 
 
 
initiation musicale toulon   Un mécanisme inédit d’extension de la recombinaison homologue chez les bactéries
  initiation musicale




 

 

 

 

 

Un mécanisme inédit d’extension de la recombinaison homologue chez les bactéries

22 juin 2017    RÉSULTATS SCIENTIFIQUES

Les étapes précoces de la recombinaison homologue (RH) consistent en l’invasion d’un seul brin d’ADN "donneur" dans un duplex complémentaire "receveur", générant une synapse à trois brins d’ADN communément appelée "D-loop". Les équipes de Patrice Polard au Laboratoire de microbiologie et de génétique microbiennes, et Rémi Fronzes à l’Institut européen de chimie et de biologie, dévoilent un mécanisme inédit d’extension de l’incorporation d’ADN au niveau de la D-loop de RH. Cette étude a été publiée le 31 mai 2017 dans la revue Nature Communications.

Les recombinases RecA/Rad51 sont des effecteurs centraux des étapes d’échanges de brins d’ADN de multiples voies de recombinaison homologue (RH) essentielles pour la la stabilité et l’évolution des génomes chez tous les organismes. Elles catalysent la RH sous la forme de polymères assemblés et désassemblés de manière ordonnée sur les brins d’ADN échangés, un processus régi par la fixation et l’hydrolyse d’ATP à l'interface de chaque monomère du filament. La RH débute par la polymérisation de la recombinase sur un brin d’ADN, générant un nucléofilament actif pour son appariement à une séquence d’ADN double-brin (ADNdb) homologue. Il en résulte un intermédiaire à 3 brins d’ADN, communément appelé "D-loop".
 
Les voies de RH se distinguent entre elles par des effecteurs secondaires, qui contrôlent ou assistent l’action de la recombinase. Singulièrement, plusieurs de ces effecteurs présentent une homologie significative de séquence avec les protéines RecA/Rad51 au niveau du site de liaison à l’ATP. Leur rôle, peu compris jusqu’à présent sur le plan du mécanisme, est déterminant pour la physiologie cellulaire. En effet, des mutations dans les 5 protéines humaines de ce type entrainent  une forte susceptibilité à développer des cancers.
 
L’appareil de RH bactérien possède une seule protéine de ce type. Il s’agit de la protéine fortement conservée au plan évolutif RadA (aussi appelée Sms dans certaines espèces), identifiée et caractérisée génétiquement il y a une trentaine d’années chez Escherichia coli pour son rôle d’assistance à RecA dans la réparation de dommages à l’ADN du génome. Son étude biochimique a récemment montré qu’elle agit en soutien à RecA pour promouvoir l’incorporation d’ADN simple-brin (ADNsb) au niveau de la D-loop. L’homologie entre RadA et RecA a suggéré que RadA mimerait et/ou assisterait le mécanisme de migration de branche d’ADN de RecA, qui catalyse au niveau de la D-loop l’incorporation de l’ADNsb envahissant, de manière biaisée vers son extrémité 3’.
 
Les chercheurs ont conduit une étude de la structure et de la fonction de la protéine RadA de la bactérie pathogène de l’homme Streptococcus pneumoniae. Cette étude intégrée a révélé sa structure atomique. De manière inattendue, son domaine central apparenté à RecA a montré sa très forte paralogie avec le domaine de liaison et d’hydrolyse de l’ATP des hélicases réplicatives bactériennes de la famille DnaB. A cette découverte s’ajoute l’organisation de RadA en anneau hexamérique, un trait commun aux protéines DnaB. Ceci a guidé l’étude biochimique de RadA, qui a révélé qu’elle était une hélicase active se déplaçant comme DnaB le long de l’ADNsb de 5’ vers 3’. Une autre avancée de cette caractérisation fonctionnelle de RadA du pneumocoque a résulté de son étude in vivo visant à comprendre son rôle dans la transformation génétique, un processus de transfert latéral d’ADN conduisant à son intégration au génome par RH. L’inactivation de RadA conduit à une réduction de l’efficacité de transformation de 100 fois. A l’aide de tests de transformation particuliers, les chercheurs ont montré que le rôle de RadA est de promouvoir l’intégration d’ADNsb dans le génome sur de longues distances, dans la direction 3’ de cet ADNsb recombiné, mais aussi dans la direction 5’, à l’opposé de l’action de migration de branche catalysée par RecA. L’interaction de RadA avec RecA, également révélée dans cette étude, est nécessaire à cette action de RadA.
 
Cette étude aboutit à un modèle de mécanisme totalement inédit d’assistance de la RH médiée par une hélicase de type DnaB. Ce modèle, réconciliant les études biochimiques et génétiques, propose qu’un hexamère de RadA serait chargé par RecA sur chaque brin de l’ADNdb receveur et prolongerait symétriquement l’incorporation d’ADNsb donneur aux bornes de la D-loop construite par RecA. RadA émerge comme un effecteur d’extension de l’appareil de recombinaison homologue bactérien, une activité optimisant la plasticité du génome lors de la transformation génétique.
 


© Rémi Fronzes
 
 
 
En savoir plus
*         Bacterial RadA is a DnaB-type helicase interacting with RecA to promote bidirectional D-loop extension. 
Marie L, Rapisarda C, Morales V, Bergé M, Perry T, Soulet AL, Gruget C, Remaut H, Fronzes R, Polard P.
Nat Commun. 2017 May 31;8:15638. doi: 10.1038/ncomms15638
Contact
Rémi Fronzes

Patrice Polard

05 61 33 59 72

 

  DOCUMENT       cnrs        LIEN 

 
 
 
initiation musicale toulon   LA THÉORIE DE L'ÉVOLUTION
  initiation musicale

 

 

 

 

 

 

LA THÉORIE DE L'ÉVOLUTION

Le but de la communication est de fournir quelques repères pour apprécier les implications des assertions, anciennes et modernes, sur le ""pouvoir de la sélection"". L'on rappellera d'abord la signification des déclarations de Darwin sur le ""pouvoir prédominant"" de la sélection, en les situant par rapport à la conception philosophique qu'il avait du statut épistémologique du principe de sélection naturelle. Dans un second temps, l'on examine deux genres de critiques récentes qui ont été adressées à l'approche darwinienne de l'évolution, et correspondant aux deux acceptions précédemment définies de l'expression ""pouvoir de la sélection"" . Il s'agira donc de comprendre ce que signifie la référence constante de la théorie de l'évolution au nom de Darwin depuis maintenant cent quarante années. L'identification d'un champ scientifique par un nom propre, sur une aussi longue durée, a quelque chose d'exceptionnel dans la science moderne, et demande à être éclaircie.

Texte de la 16ème conférence de l'Université de tous les savoirs réalisée le 16 janvier 2000 par Jean Gayon
La théorie de l’Évolution : Que signifie “ darwinisme ” aujourd’hui ?
L’idée d’une transformation des espèces dans le cours des temps géologiques remonte à la fin du dix-huitième siècle. Le nom de Lamarck est à juste titre souvent mentionné comme une étape capitale dans la maturation de cette idée. Toutefois il n’est guère possible de parler d’une théorie de l’évolution avant Darwin. Si le livre publié en 1859 par Darwin sous le titre L’Origine des espèces a tant marqué les esprits, c’est entre autres parce que ce livre était entièrement consacré à présenter, en 490 pages, une théorie consistant à justifier l’idée que les espèces descendent les unes des autres en se modifiant, et à expliquer le processus indéfiniment continué de modification des espèces par une hypothèse que Darwin appelait
“ sélection naturelle ”.
Après Darwin, de nombreuses théories concurrentes ont été proposées. Mais il est clair que le sort de la théorie de l’évolution est demeuré associé au nom de Darwin plus qu’à tout autre. En témoigne l’importance exceptionnelle, dans tous les débats sur l’évolution de la fin du dix- neuvième siècle et de la totalité du vingtième siècle, du mot “ darwinisme ”. Les spécialistes de l’évolution pourraient sans doute aujourd’hui se dispenser de toute référence à Darwin. Cependant ils ne le font pas, ni dans leurs discussions savantes, ni face au public. L’on ne peut être qu’impressionné par l’insistance avec laquelle les débats généraux les plus récents sur l’évolution ont été formulés et appréciés dans un langage qui fait explicitement référence à l’auteur de L’Origine des espèces. En particulier, depuis le milieu des années 1970, l’on a vu fleurir une littérature considérable sur des alternatives possibles au “ néodarwinisme ” et, corrélativement une littérature non moins abondante sur la vitalité de celui-ci.
Cette référence persistante d’une discipline scientifique bien établie à un individu constitue une situation assez exceptionnelle dans l’histoire de la science contemporaine. Je me propose de clarifier le sens de cette référence. Que signifie, aujourd’hui, pour un(e) biologiste de l’évolution de se dire “ darwinien ” ou “ non-darwinien ? En répondant avec précision à cette question, j’espère contribuer, en tant que philosophe, à une meilleure compréhension de l’état actuel de la théorie de l’évolution, et de ce que cela signifie, précisément, que ce soit une
“ théorie ”. Je montrerai en particulier que les critiques modernes du darwinisme peuvent se ranger en deux grandes catégories, que je forge à partir des réflexions philosophiques spontanées de Darwin lui-même sur le statut du principe de sélection naturelle.

1. Critères d’évaluation
Le darwinisme est une tradition de recherche qui, en tant que telle, ne peut être identifiée avec la pensée de Darwin prise en bloc. Nombreuses sont les idées de Darwin qui n’ont pas grand rapport avec ce que l’on entend aujourd’hui par “ darwinisme ”. Par exemple la théorie darwinienne de l’hérédité, ou théorie de la “ pangenèse ” implique la forme la plus radicale d’hérédité des caractères acquis qui ait jamais été proposée. Elle n’est “ darwinienne ” qu’au sens où elle a été soutenue par Darwin. Mais elle n’a rien à faire aujourd’hui avec les débats sur la validité de ce qu’on appelle communément le “ darwinisme ” en théorie de l’évolution.
Pour comprendre le sens de la référence des évolutionnistes à Darwin, il convient de construire une hypothèse sur la nature de la relation entre le modèle (Darwin) et la copie (darwinisme). C’est ce que fait plus ou moins intuitivement tout évolutionniste qui fait usage
1
des qualificatifs “ darwinien ” et non-darwinienne ”. Je crois cependant que l’on peut introduire un peu plus de rigueur en la matière qu’on ne le fait d’ordinaire, et qu’il n’est pas aberrant d’explorer l’hypothèse selon laquelle il y a une réelle continuité entre certains éléments de la pensée évolutionniste de Darwin, et le darwinisme d’hier et d’aujourd’hui. À la différence de la plupart des savants de la fin du dix-neuvième siècle que plus aucun savant ne lit sauf s’il s’intéresse à l’histoire des sciences, Darwin n’a cessé d’être republié et lu tout au long du vingtième siècle par de nombreux biologistes. Il n’est donc pas aberrant de penser qu’il existe un rapport causal objectif entre le texte darwinien et le “ darwinisme ”.
Les réflexions spontanées de Darwin sur le statut philosophique du principe de sélection naturelle peuvent nous aider à cerner la nature de ce rapport. Darwin a utilisé trois termes pour qualifier le statut philosophique de la sélection naturelle: “hypothèse”, “théorie”, et “pouvoir”. Les deux premiers se rapportent à la justification de la sélection naturelle. Le troisième intervient dans des contextes différents, et concerne la signification causale de la sélection naturelle.
La distinction entre “ hypothèse ” et “ théorie ” de la sélection naturelle est exprimée dans La Variation des animaux et des plantes sous l’action de la domestication (1868), où le naturaliste s’efforce de répondre aux savants et philosophes qui avaient mis en doute la scientificité de la démarche darwinienne dans L’Origine des espèces :
“ Dans les recherches scientifiques, il est licite d’inventer une hypothèse quelconque; si celle- ci explique de grandes classes de faits indépendants, on l’élève au rang de théorie bien établie.
On peut envisager le principe de sélection naturelle comme une simple hypothèse, rendue cependant probable par ce que nous savons positivement de la variabilité des êtres organiques à l’état de nature, de la lutte pour l’existence, de la préservation quasiment inévitable des variations qui s’ensuit, et de la formation analogique des races domestiques.
Or cette hypothèse peut être testée – et c’est là à mon sens la seule manière honnête et légitime d’aborder la question dans son ensemble – en examinant si elle explique plusieurs grandes classes de faits indépendants, tels que la succession géologique des êtres organiques, leur distribution dans les temps passés et présents, leurs affinités mutuelles et leurs homologies. Si le principe de sélection naturelle explique bien ces grands ensembles de faits, elle doit être acceptée ”. (Darwin [1868] 1972, vol. 7, p. 9 ; nous soulignons).
La précision philosophique de ces propos doit être soulignée. Darwin était bien informé sur le vocabulaire technique de ce que l’on commençait à appeler à l’époque la “ philosophie des sciences ”, tout particulièrement la philosophie des “ sciences inductives ”. Ce vocabulaire lui permet de présenter la structure argumentative de L’origine des espèces avec une remarquable clarté, ce qu’il n’avait pas fait de manière explicite dans l’ouvrage de 1859.
Lorsque Darwin parle de la sélection naturelle comme une “simple hypothèse” rendue probable par certaines classes de faits, il pense aux cinq premiers chapitres de L’origine, où la sélection naturelle est donnée comme la conclusion d’un raisonnement fondé sur une série de prémisses ayant valeur de généralisations empiriques (taux de reproduction des organismes, limitation des ressources, faits de variation et d’hérédité). Il faut aussi noter l’allusion à la “formation analogique des races domestiques”. Celle-ci n’est pas à proprement parler une prémisse de l’argument que nous venons d’évoquer ; la sélection artificielle a valeur de
2
modèle expérimental analogique, destiné à convaincre le lecteur de l’efficacité du processus de sélection dans la modification des espèces.
La “théorie bien établie” de la sélection naturelle fait référence à la seconde moitié de L’origine des espèces (Chap. 7-12), où la sélection joue le rôle d’un principe qui explique diverses classes de faits indépendants (extinction, divergence, distribution géographique des espèces, affinités morphologiques, embryologie comparée). De là résulte une seconde stratégie de justification de la sélection naturelle, une justification par les conséquences de l’hypothèse, autrement dit par sa capacité explicative.
Il y a ainsi pour Darwin deux niveaux de justification de la sélection naturelle. Le premier consiste en arguments qui rendent plausible plausible l’existence du processus de sélection naturelle. Ceci est d’autant plus important que L’Origine des espèces ne fournit aucune preuve directe d’un quelconque cas de sélection naturelle ; il n’a d’ailleurs été possible de construire de manière satisfaisante une telle preuve directe avant la fin des années 1940, soit près d’un siècle après la parution de L’Origine. Le second niveau de justification est fondé sur le pouvoir explicatif et unificateur de l’hypothèse. Le diagramme représenté sur la figure 1 récapitule la double stratégie de justification de l’hypothèse de sélection naturelle.

Cette méthodologie est conforme à la stratégie newtonienne traditionnelle de confirmation des hypothèses. Celle-ci repose sur l’idéal de la vera causa, la cause “vraie et non fictive”, suggérée par des données empiriques, et confirmée par les phénomènes indépendants qu’elle explique. Darwin était conscient d’avoir composé L’Origine des espèces en référence à cette conception de la science, très en vogue chez les physiciens du milieu du dix-neuvième siècle. Il en avait pris connaissance dans lesquels Herschel et Whewell l’avaient exposée. Cette période correspond au à celle dans laquelle Darwin a formé l’hypothèse de sélection naturelle (Hull 1973, Kavaloski 1974, Ruse, 1975).
Le troisième terme philosophique employé par Darwin pour qualifier le statut de la sélection naturelle est celui de pouvoir. Il utilise fréquemment ce terme, synonyme traditionnel de ceux de “ cause ” ou d’“ agent ”, pour signifier la capacité quasi illimitée de la sélection naturelle à améliorer l’adaptation des organismes à leur environnement. Voici deux extraits illustrant l’idée que la sélection a un pouvoir transformateur illimité :
“ On peut dire que la sélection naturelle scrute à chaque instant et dans le monde entier, les variations les plus légères ; elle repousse celles qui sont nuisibles, elle conserve et accumule celles qui sont utiles ; elle travaille en silence, insensiblement, partout et toujours, dès que l’occasion s’en présente, pour améliorer tous les êtres organisés relativement à leurs conditions d’existence organiques et inorganiques ” (Darwin 1859 : 84).
Dans le chapitre conclusif de L’Origine, l’on trouve une formule encore plus forte, qui renforce donne prise à la critique, souvent adressée à Darwin par ses contemporains, selon laquelle il aurait remplacé le Dieu providentiel de la théologie naturelle par la sélection :
“ Quelle limite pourrait-on fixer à ce pouvoir agissant continuellement à travers les temps, et scrutant rigoureusement la constitution, la conformation et les habitudes de chaque créature, pour favoriser ce qui est bon et rejeter ce qui est mauvais ? Je ne peux concevoir aucune limite à ce pouvoir qui adapte lentement et admirablement chaque forme aux relations les plus complexes de la vie. Même si l’on ne regardait pas au delà, la théorie de la sélection naturelle me paraît en elle-même probable ” (Darwin 1859 : 236).
3
Au delà de l’effet rhétorique, quel est le sens précis des déclarations de Darwin sur le “pouvoir prédominant” (paramount power) de la sélection ? L’ouvrage de 1868 sur La Variation fournit les formules les plus précises :
“ J’ai parlé de la sélection comme d’un pouvoir prédominant, quoique son action dépende absolument de ce que nous appelons par ignorance la variabilité spontanée ou accidentelle... Les variations de chaque créature sont déterminées par des lois fixes et immuables. Mais ces lois n’ont aucun rapport avec la créature vivante qui résulte graduellement du pouvoir de la sélection, que ce pouvoir soit naturel ou artificiel... Bien que la variabilité soit absolument nécessaire, il nous suffit d’observer des organismes complexes et remarquablement adaptés pour comprendre que la variabilité est dans une position subordonnée par rapport à la sélection ”. (Darwin [1875] 1972, vol. 8 : 426).
La thèse du “ pouvoir prédominant ” de la sélection consiste à dire que celle-ci est la force principale qui oriente le changement des espèces. Darwin ne dit jamais d’ailleurs que la sélection naturelle est la seule force qui accomplit le changement évolutif. Il y en a d’autres, comme la variation spontanée, les corrélations de croissance, l’effet d’usage et de non-usage. Mais la sélection naturelle intervient donc comme un facteur régulateur a posteriori, capable par là même de l’emporter sur les autres facteurs de variation, sur lesquels il s’appuie.

La thèse du “ pouvoir prédominant ” de la sélection, en dépit de sa formulation emphatique, ne porte que sur un aspect particulier de la théorie, l’explication du changement adaptatif. Bien que cette thèse soit essentielle à Darwin, elle ne doit pas être confondue avec la représentation de la sélection comme principe unificateur et explicatif de l’histoire naturelle de la vie dans son ensemble. La modification adaptative est une chose; l’extinction, la distribution géographique des espèces, leur diversité, les rapports entre embryologie et évolution en sont une autre (Cf fig. 1).
En quoi les catégories philosophiques spontanées de Darwin nous aident-elles à comprendre les querelles sur la vitalité ou l’obsolescence du darwinisme dans l’évolutionnisme
4
contemporain ? Nous pouvons nous autoriser à durcir une distinction qui, sans être pleinement claire chez Darwin, n’y est pas moins présente. Il convient en effet de distinguer la capacité explicative de la sélection naturelle, et ce que Darwin appelait le “ pouvoir ” de la sélection. La thèse du “ pouvoir prédominant ” de la sélection concerne les adaptations : les adaptations sont l’effet causal immédiat du processus de sélection. En revanche, les extinctions, la divergence, la distribution stratigraphique fossiles, l’allure générale de la classification des êtres vivants, sont des effets indirects, et plus ou moins lointains, de la sélection naturelle. Ces phénomènes illustrent pour Darwin la capacité explicative de l’hypothèse de sélection naturelle, sa capacité à rendre intelligibles et unifier tous les aspects de l’histoire de la vie, l’adaptation des organismes n’étant que l’aspect le plus immédiat de cette histoire.
Cette distinction entre capacité explicative du principe de sélection et pouvoir causal immédiat de la sélection suggère un classent des défis contemporains au darwinisme, que nous allons maintenant examiner.
2. Classification des critiques du darwinisme
Depuis les années 1970, deux catégories majeures de critiques ont été formulées à la théorie synthétique de l’évolution, c’est-à-dire à la forme moderne du darwinisme. La première consiste à contester que la sélection naturelle ait la capacité d’expliquer toutes les classes de faits invoquées par Darwin. L’on déniera par exemple que la sélection naturelle suffise à expliquer les extinctions, ou l’allure de la documentation fossile (en particulier ses lacunes), ou encore les rapports entre embryologie et évolution. Ce genre de critique a été particulièrement développé dans le contexte de la paléobiologie. Mais les critiques émanant de la biologie du développement et de la morphologie relèvent souvent du même esprit. Il s’agit fondamentalement de récuser des modèles explicatifs qui demandent trop au principe de sélection naturelle. Ces critiques visent la structure globale de ce que Darwin appelait la “théorie” de la sélection naturelle, sa prétention explicative, et son pouvoir d’unification de l’histoire naturelle de la vie.
L’autre genre de critique consiste à contester que la sélection naturelle ait un pouvoir illimité et permanent d’amélioration des adaptations. Est alors visé ce que Darwin appelait le
“ pouvoir prédominant ” de la sélection.
2.1 Critiques portant sur la capacité explicative de la sélection naturelle
La plupart des critiques depuis les années admettent que la sélection naturelle est une explication satisfaisante des adaptations, mais n’est pas un principe suffisant, ni même parfois pertinent pour expliquer telle ou telle autre grande classe de phénomènes évolutifs.
Les débats des trente dernières années sur la macroévolution ont été un lieu privilégié de ce genre de critique. Le cas le plus simple est sans doute celui des extinctions. Les travaux de David Raup, résumés dans un livre de synthèse paru en 1991, nous serviront ici de cas exemplaire.
L’interprétation darwinienne classique des extinctions dit schématiquement ceci : à mesure que la sélection naturelle transforme les espèces en vertu d’une concurrence entre individus, certaines espèces se révèlent être moins efficaces que d’autres dans cette course à l’adaptation ; ces espèces voient leurs effectifs se réduire, tandis que d’autres envahissent leur niche écologique. L’extinction résulte donc principalement de facteurs biotiques (concurrence inter-spécifique). Raup ne conteste pas que l’extinction des espèces ne soit explicable de cette
5
manière dans beaucoup de cas. Mais il refuse que toutes les extinctions, en particulier les extinctions de masse, s’expliquent ainsi. Avec d’autres paléontologues et physiciens, il a proposé d’expliquer les extinctions de masse par des perturbations brutales de l’environnement physique – par exemple la collision de la Terre avec des météorites de grande taille – donc par des facteurs non biotiques. Le phénomène de l’extinction est alors expliqué par des causes qui ne tiennent pas d’abord à la concurrence entre les espèces, ou plus généralement à leurs interactions écologiques.
Cette interprétation a défrayé la chronique. Je ne la mentionne que pour bien situer la nature du défi adressé au darwinisme. Raup déclare qu’il ne conteste pas “la sélection naturelle de Darwin”. Celle-ci, dit-il, demeure la seule explication possible des adaptations. Mais la sélection ne saurait à elle seule produire les extinctions de masse, ni la diversification des formes qui a en a résulté, du fait de la libération de niches écologiques qui en résulte. Dans le schéma de la fig. 1, Raup refuserait donc de faire figurer deux des “ boîtes ” figurant en bas du diagramme (extinction et divergence).
À partir de cet exemple, il est facile de comprendre le sens d’autres proclamations non darwiniennes. La divergence des espèces, et les patrons phylogénétiques ont été des cibles préférées des paléobiologistes ouvertement “ non-darwiniens ”. La théorie des équilibres ponctués (Eldredge & Gould 1972) est fondamentalement dirigée contre une vision de l’histoire de la vie qui dérive la cladogenèse et l’allure générale de l’arbre de la vie de la seule sélection naturelle. Des critiques semblables sont souvent formulées par des spécialistes de la mécanique du développement et de la morphologie. L’on fait alors valoir des contraintes de développement, voire des lois de l’organisation, qui rendraient intrinsèquement insuffisante toute théorie de l’évolution qui chercherait à subordonner l’ensemble des phénomènes à l’action graduelle de la sélection naturelle (cf. par ex. Goodwin 1984). La théorie neutraliste de l’évolution moléculaire relève aussi d’un même esprit. Elle ne conteste pas que la sélection naturelle explique la genèse des adaptations, mais soutient qu’au niveau moléculaire (en particulier au niveau de l’ADN), la majorité des mutations sont neutres, et se trouvent éliminées ou fixées par la dérive génétique aléatoire (Kimura 1968).

2.2. Critiques portant sur le pouvoir adaptatif de la sélection
Les critiques du pouvoir adaptatif de la sélection naturelle sont relativement plus rares dans la littérature évolutionniste moderne. Elles étaient en revanche les plus fréquentes au début du siècle, lorsque par exemple les néo-lamarckiens proposaient une autre explication de la genèse des adaptations, ou lorsque les mutationnistes déniaient que la sélection naturelle eût le pouvoir de modifier graduellement les espèces. À l’heure actuelle, c’est surtout dans le domaine de la biologie théorique que l’on trouve une critique organisée de l’idée du pouvoir adaptatif de la sélection naturelle.
L’un des exemples les plus spectaculaires d’un discours sur les limites de ce pouvoir adaptatif s’observe dans l’œuvre de Stuart Kauffman. Dans son livre The Origins of Order (1993), Kauffman développe deux grands arguments visant à montrer que la complexité impose de sérieuses limites au pouvoir adaptatif de la sélection naturelle. D’une part certaines propriétés des systèmes vivants, qu’il nomme génériques, apparaissent spontanément en vertu de leur complexité intrinsèque, quelles que soient les contraintes, et en particulier les pressions sélectives qu’on leur applique. Ainsi, le rapport entre le nombre de types cellulaires dans un organisme et le nombre de gènes présents dans un organisme semble se conformer à une loi de même forme algébrique dans tous les organismes (le nombre de types cellulaires croît
6
comme la racine carrée du nombre de gènes). Toutefois la plupart des “propriétés génériques” ou “universaux biologiques” sont caractérisées de manière plus formelles. D’autre part, Kauffman soutient que, passé un certain degré de complexité, il y a de sérieuses limites à la capacité de systèmes soumis à sélection d’évoluer vers un plus haut niveau de fitness (ou
“ valeur sélective ”), ou même de se maintenir à un certain niveau. L’idée de base est que certains degrés de connectivité dans le génome (boucles de rétroaction entre gènes de régulation) sont plus favorables que d’autres à l’action de la sélection.
Il existe d’autres voies ouvertes à la critique du pouvoir adaptatif de la sélection naturelle. Les généticiens des populations ont développé un certain nombre de modèles visant à montrer la naïveté de l’idée selon laquelle la sélection naturelle a un pouvoir d’accroissement quasi automatique de la valeur adaptative des populations. Même en l’absence de facteurs susceptibles de contrecarrer l’action de la sélection (par ex. dérive aléatoire), un processus de sélection naturelle peut avoir pour effet de diminuer la fitness d’une population. C’est le cas par exemple dans des modèles décrivant l’évolution d’une population dans laquelle sont mis en concurrence des gènes déterminant un comportement égoïste et un comportement
altruiste : dans les plus simples de ces modèles, la sélection conduit à la diffusion des gènes égoïstes, et simultanément à la diminution de la fitness globale de la population. Par delà ce cas légendaire, qui rappelle un mode de raisonnement familier aux économistes, la génétique des populations a développé de nombreux modèles théoriques dans lesquels la sélection a pour effet non d’accroître, mais de diminuer la valeur adaptative globale d’une population.

3. Conclusion
Depuis près de trente ans, un débat récurrent sur la validité du “ Darwinisme ” s’est développé, qui a engendré beaucoup de confusion. Parfois la théorie synthétique de l’évolution, autrement dit la version moderne du “ néodarwinisme ” est visée. D’autres fois, la critique porte sur une strate plus ancienne, ou plus récente de l’évolutionnisme d’inspiration darwinienne.
Le darwinisme, en vertu de sa désignation même, est un processus historique. Rien n’implique a priori que ce terme ait recouvert des engagements théoriques homogènes. L’on peut néanmoins faire le pari que la référence obsessionnelle des biologistes de l’évolution à Darwin a une certaine cohérence conceptuelle. C’est dans cet esprit que j’ai proposé un critère simple pour évaluer les proclamations darwiniennes et anti-darwiniennes. Il y a deux manières d’être non darwinien. L’une est de contester le schéma de reconstruction de l’histoire naturelle proposé par Darwin, et de refuser la position hiérarchique que celui-ci confère au principe de sélection dans l’interprétation de l’ensemble des faits qui constituent ensemble l’histoire de la vie. C’est ce genre de critique qui a été le plus commun depuis les années 1970. En général, il ne conduit pas les auteurs à contester que la sélection naturelle soit une explication valide de la genèse des adaptations. L’autre manière d’être non-darwinien est de contester l’universalité du pouvoir adaptatif de la sélection. Dans les décennies qui ont suivi Darwin, ce fut la ligne d’attaque la plus commune contre Darwin ; l’on opposait alors à la sélection naturelle d’autres explications de la genèse des adaptations, comme l’hérédité des caractères acquis. Une telle contestation de l’hypothèse de sélection entraînait évidemment, par ricochet, la contestation de la sélection naturelle comme principe unificateur de l’histoire naturelle de la vie dans son ensemble. Aujourd’hui, la critique du pouvoir adaptatif de la sélection est devenue rare dans la communauté des biologistes, en particulier chez les naturalistes de terrain. Elle est l’affaire de théoriciens soucieux de dissoudre l’évidence apparente du concept de sélection, mais pas forcément de contester la place qui lui est
7
reconnue par les naturalistes de terrain.[Cette communication résume quelques arguments développés dans Gayon 1990, 1994, 1995, 1997a, 1998.]
Il y aurait une autre manière d’envisager les querelles récurrentes pour et contre Darwin. Le mot “ darwinisme ” ne renvoie pas seulement, en effet, à des débats internes à l’histoire de la biologie. Depuis ses origines, il a été associé à de larges ans de la culture contemporaine (en particulier : économie, politique, philosophie, religion). C’est là, assurément, un facteur majeur de la popularité du mot. Je n’ai pas traité de cet aspect important de la question. Il est en vraisemblable, en réalité, que chez les biologistes eux-mêmes, les débats pour et contre Darwin sont en partie canalisés et entretenus par des controverses qui vont au delà de leurs querelles théoriques spécialisées. Cet aspect familier de la question ne doit pas faire oublier cependant la dimension proprement théorique des querelles sur le darwinisme. Dans le contexte d’un développement sans précédent des biotechnologies, les débats théoriques sur l’évolution, avec leur charge passionnelle propre, sont là pour nous rappeler qu’aujourd’hui comme hier, la science n’est pas seulement un ensemble de recettes pratiques, mais une tentative pour rendre intelligible la nature, tentative indéfiniment ouverte, et légitimement polémique.

Références
Darwin, C., 1859. On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of favoured Races in the Struggle for Life. London: Murray. (Facsimile : Cambridge: Harvard University Press, 1964).
Darwin, C. [1875] (1972). The Works of Charles Darwin, vol. 7-8, The Variation of Animals and Plants under Domestication [2nd ed.]. New York, AMS Press.
Gayon J., 1990. Critics and Criticisms of the Modern Synthesis : the Viewpoint of a Philosopher”. Evolutionary Biology, 24: 1-49.
Gayon J., 1994. What does “Darwinism” mean ? Ludus vitalis , 2: 105-118.
Gayon J., 1995. Neo-Darwinism, in Concepts, Theories, and Rationality in the Biological Sciences, The Second Pittsburgh-Konstanz Colloquium in the Philosophy of Science, G. Wolters, J.G. Lennox, P. McLaughlin (eds.), Universitätsverlag Konstanz & University of Pittsburgh Press, pp. 1-25.
Gayon J., 1997. The paramount power of selection: From Darwin to Kauffman, in Structures and Norms in Science, Xth International Congress of Logic, Methodology and Philosophy of Science—Florence, August 1995, M. L. Dalla Chiara, K. Doets, D. Mundici, J. van Benthem (eds.), Dordrecht, Kluwer, pp. 265-282.
Gayon J., 1998. Darwinism’s Struggle for Survival—Heredity and the Hypothesis of Natural Selection. Cambridge, Cambridge University Press. [éd. angl. révisée de Darwin et l’après- Darwin, Paris, Kimé, 1992].
Goodwin B., 1984. Changing from an evolutionary to a generative paradigm in Biology, in Evolutionary Theory: Paths into the Future, J.W. Pollard, New York (ed.), New York, Wiley, pp. 99-120.

Hull, D., 1973. Darwin and his Critics. Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press. Kauffman S.A., 1993. The Origins of Order: Self-Organization and Selection. New York and Oxford, Oxford University Press.
Kavaloski, V.C., 1974. The vera causa principle: a historico-philosophical study of a metatheoretical concept from Newton through Darwin. University of Chicago:
Ph. dissertation.
Kimura, M., Evolutionary Rate at the Molecular Level. Nature, 217 : 624-626.

8
Raup, D. 1991 Extinction. Bad Genes or Bad Luck?. New York, Norton and Company). Trad. fr : De l’extinction des espèces — Sur la disparition des dinosaures et de quelques milliards d’autres, trad. par M. Blanc, Paris, Gallimard, 1993.
Ruse, M., 1975. Darwin’s debt to philosophy: an examination of the influence of the philosophical ideas of John F.W. Herschel and William Whewell on the development of Charles Darwin’s theory of evolution. Studies in History and Philosophy of Science, 6: 159- 181.
9

 

    VIDEO       CANAL  U         LIEN

 
 
 
initiation musicale toulon   Perte de poids et maladie : comment le cerveau réduit-il l’appétit et le stockage énergétique ?
  initiation musicale


 

 

 

 

 

Perte de poids et maladie : comment le cerveau réduit-il l’appétit et le stockage énergétique ?


01 septembre 2016    RÉSULTATS SCIENTIFIQUES

Comment lier un état inflammatoire aigu à la perte d’appétit et de poids? Une équipe de l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire, en concertation avec deux autres groupes, met en évidence une nouvelle voie de contrôle reliant l’induction d’un choc inflammatoire, la production cérébrale de la chimiokine CCL2, et l’inhibition des neurones produisant la « Melanin concentrating hormone » dans l’hypothalamus, une zone du cerveau contrôlant notre balance énergétique. Cette étude pionnière sur les signaux neuro-immunologiques contrôlant notre poids est publiée dans la revue EMBO Reports.

Chacun l'a expérimenté ou l'expérimentera : atteints d'une maladie générant un état  inflammatoire plus ou moins fort, nous perdons l'appétit et en conséquence, nous perdons du poids.Afin de mieux comprendre la relation entre inflammation et perte de poids, les chercheurs reproduisent un état inflammatoire déclenché par une infection bactérienne, en injectant chez la souris un composant de la paroi de la bactérie, le lipopolysaccharide (LPS). L’injection de LPS chez la souris induit de facto une inflammation aiguë, identifiable par la surexpression de divers médiateurs inflammatoires, comme les cytokines et chimiokines. Elle est aussi associée à une fièvre et une perte de poids transitoires chez les animaux.

De nombreuses molécules inflammatoires, comme les cytokines Il1 béta, IL6 ou TNF alpha, ont été caractérisées et leurs effets démontrés dans la mise en place de ce qui est communément appelé le « comportement de maladie ». Cependant la correspondance entre la surexpression intracérébrale de ces médiateurs et leurs modes d’action sur les réseaux neuronaux impliqués dans de contrôle de l’appétit et du poids corporel restait mal définie.
Dans ce contexte, Carole Rovère et ses collaborateurs, au sein de l’équipe Génomique et Evolution en Neuro-endocrinologie dirigée par Jean-Louis Nahon, en concertation étroite avec le groupe de Nicolas Blondeau dans l’équipe de Catherine Heurteaux (IPMC/ CNRS/ UCA) et l’équipe de Serge Luquet, au laboratoire « Biologie fonctionnelle et adaptative » (CNRS/Université Paris Diderot) ont identifié une molécule inflammatoire particulière, la CCL2, comme un élément clé dans la cascade de signalisation initiée par l’administration du LPS et aboutissant  à la chute d’appétit et de poids. Cette protéine appartient à la famille des chimiokines, connues pour attirer les cellules inflammatoires au site lésé et auxquelles des études scientifiques récentes ont attribué la capacité de moduler l'activité neuronale. Elle est impliquée de fait dans certaines pathologies neurologiques.
En empêchant CCL2 de jouer son rôle par des d’agents pharmacologiques ou en utilisant des modèles d’animaux transgéniques, les chercheurs ont montré que l’effet amaigrissant associé à l’inflammation induite par le LPS était notablement diminué.
Les effets du LPS, qui entraîne une perte d’appétit, une augmentation de la consommation des réserves énergétiques contenues dans la masse grasse et donc une perte de poids, sont quant à eux retrouvés lors de l’injection intracérébrale de CCL2, confirmant ainsi le rôle central de CCL2 dans l’adaptation métabolique à l’inflammation chez la souris.

Les chercheurs ont ensuite identifié la cible de CCL2 dans l’hypothalamus, une zone du cerveau décrite comme le chef d’orchestre du comportement alimentaire. L’hypothalamus est une région complexe, abritant différents types de neurones produisant des molécules capables de moduler positivement ou négativement la prise alimentaire et les dépenses énergétiques. Parmi ceux-ci se trouvent les neurones produisant la « Melanin concentrating hormone » (MCH), un peptide connu pour favoriser la prise alimentaire et réduire les dépenses énergétiques.
En approfondissant leur recherche, les chercheurs ont montré que CCL2 peut agir directement sur les neurones, en se liant à son récepteur CCR2, et diminuer leur activité ainsi que leur capacité à sécréter le peptide MCH. Ainsi, l’action de CCL2 sur les neurones synthétisant la MCH pourrait expliquer en partie la perte d’appétit, l’augmentation des dépenses énergétiques et la perte de poids associées à un état d’inflammation. Cependant d’autres réseaux hypothalamiques, voire cérébraux, seraient la cible de cette chimiokine. Par ailleurs, l’expression d’autres chimiokines et facteurs inflammatoires apparait modifiée après une injection de LPS. Ce sont autant de cibles moléculaires prometteuses pour établir de nouvelles thérapies dans le contexte d’une perte de poids non-consécutive à un régime amaigrissant ou une anorexie mentale.
En conclusion, cette étude, combinant de multiples échelles d’investigation, représente l’exemple le plus détaillé de l’identification d’un mécanisme neuro-immunologique qui pourrait être commun à de nombreuses pathologies inflammatoires. De fait, nous ne sommes qu’aux prémices de l’exploration fonctionnelle des molécules inflammatoires cérébrales responsables des changements comportementaux observés lors d’une stimulation de la réponse immunologique.
 

Figure : Mode d’action de la voie de signalisation CCL2/CCR2 sur les neurones à « Melanin concentrating hormone » (MCH) dans un modèle de perte de poids induite par une injection de LPS provoquant un état inflammatoire. La chimiokine CCL2, produite lors d’une inflammation de l’hypothalamus, peut agir directement sur les neurones à MCH, en se liant à son récepteur CCR2, et diminuer leur activité ainsi que leur capacité à sécréter le peptide MCH. Ainsi, l’action de CCL2 sur les neurones synthétisant la MCH pourrait expliquer en partie la perte d’appétit, l’augmentation des dépenses énergétiques et la perte de poids associées à un état d’inflammation.

© Franck Aguila
 
 
En savoir plus
*         Central CCL2 signaling onto MCH neurons mediates metabolic and behavioral adaptation to inflammation.
Le Thuc O, Cansell C, Bourourou M, Denis RG, Stobbe K, Devaux N, Guyon A, Cazareth J, Heurteaux C, Rostène W, Luquet S, Blondeau N, Nahon JL, Rovère C.
EMBO Rep. 2016 Oct 12. pii: e201541499.
Contact
Carole Rovère
Chercheur
Jean-Louis Nahon

04 93 95 77 41/54

 

 DOCUMENT         CNRS         LIEN

 

 

 
 
 
Page : [ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 ] - Suivante
 
 
 
Google