1. Introduction… Equilibre hormonal, régulation cellulaire, fonctionnement des cellules, évolution de la plante une approche simple de la biologie dans








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SOMMAIRE

1. Introduction… Equilibre hormonal, régulation cellulaire, fonctionnement des cellules, évolution de la plante... une approche simple de la biologie dans laquelle les notions d'équilibre et de régulation sont considérées comme deux aspects d'un même problème.

2. Petite histoire de la biologie moderne… Un ensemble de connaissances devient science dans la mesure où l'on est capable d'établir des relations entre ces connaissances. Une science devient science exacte dans la mesure où ces mêmes relations débouchent sur des relations d'équilibre au sens étroit du mot...

3. Quelques notions de base à rappeler… Voici le sens donné ici aux termes: biologie, réaction chimique, cellule, ADN, ARN, protéine, enzyme, hormone, rapport sucres /azote... pour limiter les malentendus...

4. L’hypothèse de Papy… Les notions d’équilibre et de régulation seraient-elles deux aspects d'un même problème? Une hypothèse portant sur le mode d'action des auxines et des gibbérellines, hormones végétales à l'évidence impliquées dans les phénomènes de régulation cellulaire.

5. Comment vérifier cette hypothèse?... Comment vérifier cette hypothèse dans un cas particulier choisi au hasard: les relations hôte / parasite existant entre une variété de tomate, un champignon et un virus.

6. Premiers essais… Si les premières expériences donnent des résultats mitigés, à l'automne les choses s'arrangent, les traitements à la gibbérelline freinant, les traitements à l'auxine favorisant l'évolution de la maladie

7. Evolution des plantes … Les traitements à l'auxine ralentissent l'évolution naturelle des feuilles et accélèrent celle des racines... Les traitements à la gibbérelline ont dans tous les cas des effets opposés.

8. Les relations hôte/parasite... Action exercée par le parasite sur la plante hôte, notamment sur l'évolution du rapport sucres/azote dans les feuilles et les racines... Action exercée en retour par la plante hôte sur le comportement du parasite.

9. Action du champignon sur la plante… La fusariose ralentit dans un premier temps l'évolution des plantes. Le phénomène s'inverse brusquement par la suite (la plante vieillit).

10. Action de la plante sur le champignon… En milieu artificiel, le fusarium provoque une chute spectaculaire de la teneur en sucre, comme chez les plantes. En vieillissant, il synthétise un pigment qui, dégradant les vaisseaux conducteurs de la sève, empêche l'assimilation normale de l'azote par les racines.

11. Action du virus sur la plante… La teneur en sucres des feuilles virosées est plus élevée que celle des feuilles témoins..., la teneur en azote correspondant aux seuls tissus végétaux plus faible. La plante "vieillit".

12. Action de la plante sur le virus… En se multipliant, le virus puise dans les tissus de la plante hôte de grandes quantités d'azote. Lorsque la teneur en N de ces tissus devient trop faible, sa croissance est stoppée

13. La double attaque du virus et du champignon…. La fusariose et la mosaïque exerçant sur le métabolisme de la plante des effets opposés, la plante atteinte de ces deux maladies se porte bien, en apparence tout au moins.15.Le débat scientifique… Pour qu'un travail scientifique soit publié, il faut que deux spécialistes aient donné leur accord. Voici le résultat de ces consultations.

14. Le débat scientifique… Pour qu'un travail scientifique soit publié, il faut que deux spécialistes aient donné leur accord. Voici le résultat de ces consultations

15. Conclusion…. La vie est une culotte dont les bretelles sont l’espérance…

16. Annexe b: A chacun sa part de vérité... Le point de vue de quelques citoyens/ contribuables qui ont bien voulu donner leur avis sur la petite histoire de la biologie» évoquée précédemment .

17. Annexe a: Réponses à deux questions

INTRODUCTION

La biologie moderne repose sur deux constatations:

- l’organisme vivant est constitué de cellules. Mieux: il est toujours constitué au départ d’une cellule qui, par divisions successives, donne naissance à une multitude d’autres cellules possédant toutes le même noyau. Lorsqu’on privilégie cette façon d’envisager les choses, on fait de la «biologie cellulaire».
- l’organisme vivant brûle en libérant du gaz carbonique, de la vapeur d’eau, des sels minéraux et de l’énergie. On peut donc le considérer comme le résultat visible d’une multitude de réactions chimiques, basées sur la chimie du carbone. Lorsqu’on privilégie cette façon d’envisager les choses, on fait de la «biologie moléculaire».


Au cours des dernières décennies, les progrès de la recherche et les nouvelles technologies ont permis de réunir dans ces deux domaines un nombre colossal d’informations, pour l’heure, stockées dans des bases de données. Et le grand défi qui se pose maintenant à la communauté scientifique est de mettre au point une nouvelle approche de la biologie, tout à la fois moléculaire et cellulaire, permettant d’exploiter véritablement toutes ces données. La solution qui semble faire l’unanimité aujourd’hui étant appelée «biologie des systèmes»…, biologistes, informaticiens, mathématiciens, physiciens, statisticiens et biochimistes conjuguant leurs efforts dans le but de mieux comprendre, grâce à l’informatique et aux nanotechnologies, le fonctionnement des systèmes vivants, à commencer par le plus simple d’entre eux: la cellule...

Il existe pourtant une autre façon d’aborder ce problème. Faisant appel à la réflexion et au bon sens, et bien loin des préoccupations actuelles (elle remonte aux années 1963 /1971), elle propose une approche simple et globale du fonctionnement de l’organisme vivant. Son nom: La biologie de Papy. Préfigure-t-elle la biologie de demain? C’est tout le mal qu’on peut lui souhaiter.

La biologie de Papy représente une approche globale du fonctionnement de l’organisme vivant... Simple pour les uns, simpliste pour les autres, elle ne diffère en fin de compte de la biologie telle qu’on la conçoit aujourd’hui que par ce fait que les notions d’équilibre et de régulation y sont considérées comme deux aspects d’un même problème. Elle se résume comme suit:



NB: Dans ce schéma, les flèches noires correspondent à des réactions de synthèse ou de dégradation nécessitant l'intervention d'enzymes spécifiques... les flèches blanches à de simples réactions d'échange, d'équilibre, de régulation (régulation intra-, inter- et extra cellulaire)

Un organisme vivant est en bonne santé (il passe alors normalement de l’oeuf à l’embryon, de l’embryon à la jeunesse, de la jeunesse à l’âge adulte, à la vieillesse et à la mort) dans la mesure où l’activité physiologique des cellules qui le composent est normale... Il est malade dans la mesure où cette même activité physiologique dévie de la normale pour diverses raisons:
- raisons liées à la nature de certains gènes dans le cas des maladies génétiques,
- raisons liées à la nature de certains facteurs du milieu dans le cas des maladies physiologiques,
- raisons liées à la présence d’organismes pathogènes (virus, champignons, bactéries, animaux) dans le cas des maladies infectieuses.

Dans la biologie de Papy, tout ce qui se passe dans l’organisme vivant est en effet directement lié à l’évolution d’un équilibre hormonal bien précis: dans le règne végétal, l’équilibre auxines/gibbérellines (AUX/GIB). Substances mystérieuses agissant toujours, partout et à tous les niveaux, appelées hormones de croissance parce que c’est au niveau de la croissance que leur action est la plus manifeste, les auxines et les gibbérellines sont en réalité des produits résiduels du métabolisme végétal. Elles reflètent à leur manière ce qui se passe dans la plante, un peu comme les résidus que l’on trouve dans l’estomac d’un animal reflètent sa nature, son âge, son régime alimentaire et ses conditions de vie... Variant ainsi en fonction des tissus, de l’âge, de l’état physiologique de la plante et des conditions de milieu, l’équilibre auxines/ gibbérellines conditionne dans la biologie de Papy toute l’activité des noyaux cellulaires. Autrement dit, toute la synthèse des enzymes. Autrement dit encore, toutes les réactions de synthèse et de dégradation dont l’ensemble constitue, à court terme l’activité des différentes cellules, à plus long terme toute l’évolution de la plante.

PETITE HISTOIRE DE LA BIOLOGIE MODERNE

1. En 1958, le général de Gaulle est rappelé au pouvoir. A l'automne 62, les problèmes les plus urgents étant réglés (la France est dotée d'une nouvelle constitution et l'Algérie est devenue indépendante en juillet), il peut enfin mettre en oeuvre la politique dont il rêve pour la France.. politique caractérisée sur le plan intérieur par un ambitieux programme d'industrialisation et de recherche.

2. Dans le domaine de la recherche, cette politique va se traduire par l'octroi de crédits importants, qui vont par exemple permettre au laboratoire de physiopathologie végétale de l'INRA à Dijon de voir ses effectifs passer de neuf en 1964 à vingt-sept en 1968, et de s'installer dans des locaux entièrement neufs et complètement équipés.

3. Mais cette politique est une politique à long terme, et elle coûte cher. Pour qu'elle ait une chance de réussir, il faut qu'elle obtienne l'adhésion des français. Et le Général se dit que, dans l'idéal, il faudrait maintenant que la France se voie décerner un prix Nobel dans le domaine scientifique, un prix Nobel auquel il faudrait bien évidemment donner le retentissement qu'il mérite. Il dépêche donc un émissaire à Stockholm pour expliquer la situation... Quant au message, il semble avoir été entendu puisque, à l'automne 1965, trois chercheurs de l'Institut Pasteur reçoivent le prix Nobel de médecine et de physiologie pour les travaux qu'ils ont réalisés dans le domaine particulièrement complexe de la régulation des gènes.

4. Ces travaux mettent en évidence toute une série de structures et de phénomènes dont personne n'avait jusqu'ici imaginé l'existence: opérons, opérateurs, gènes et protéines répresseurs, complexes opérateurs/ répresseurs, complexes opérateurs/inducteurs, etc. Toutes découvertes donnant à penser que le temps n'est plus très éloigné où l'on pourra enfin comprendre ce qui se passe vraiment dans les cellules. Avec les retombées que l'on peut imaginer en ce qui concerne le fonctionnement de l'organisme, les notions de santé et de maladie, la lutte contre le cancer, etc. Une biologie nouvelle est née, porteuse d'immenses espérances: la biologie moléculaire.

5. L'accueil qui va dès lors être réservé à ce prix Nobel par la France tout entière sera à la hauteur de l'événement. Comme il est dit récemment dans GEO: "En 1965, trois savants français entrent dans la légende pour avoir percé le mystère de la régulation des gènes". Le plan du Général a réussi au delà de toute espérance. Le train est sur les rails. Aux scientifiques maintenant de montrer de quoi ils sont capables. "Nous n'avons pas besoin de chercheurs, dira le Général en 1967, nous avons besoin de gens qui trouvent".

6. Au début des années 1970, tout semble aller pour le mieux dans le laboratoire de physiopathologie évoqué précédemment. Certains travaux notamment, qui visent à étudier le mode d'action des hormones végétales dans le cas des relations hôte/parasite, montrent à l'évidence :
- que les hormones, ou plus précisément certaines hormones, jouent un rôle essentiel dans les phénomènes de régulation cellulaire,
- que les notions d'équilibre et de régulation sont deux aspects d'un même problème (l'évolution des plantes est directement liée à l'évolution d'un équilibre hormonal bien précis),
- que tout en biologie se ramène en fin de compte à une question d'équilibre au sens étroit du mot.

7. Un seul petit problème: ces conclusions n'ont pas grand-chose à voir avec celles qui ont été évoquées précédemment, et qui ont tant fait pour le renom de la science française. Et l'accueil qui va leur être réservé sera pour le moins mitigé:
- soit que les scientifiques appelés à donner leur avis avant publication les considèrent comme fausses, le récent prix Nobel attribué à la France le démontrant avec suffisamment de clarté,
- soit qu'ils considèrent qu'elles peuvent très bien correspondre à la réalité, qu'elles arrivent simplement dix ans trop tard ou dix ans trop tôt, et que leur publication est pour l'heure impensable: on ne s'attaque pas ainsi à une légende.

8. Résultat à court terme: A la demande du directeur du laboratoire, le directeur général de l'INRA va décider de mettre une sourdine à ces travaux, et le chercheur qui les a réalisés (il faut dire qu'il n'apprécie guère cette façon de voir) sera même licencié pour un motif dont il ne peut discuter: "le contrat signé avait permis de réaliser l'ensemble des travaux intéressant respectivement les deux parties".

9. Situation actuelle: Les semaines, les mois, les années ont passé. Cette idée que les hormones jouent un rôle dans le contrôle de l'activité des gènes fait lentement son chemin dans les esprits. Dans tout lycée ou faculté qui se respecte, on continue cependant à enseigner ces autres explications entrées dans la légende. Et chacun tente à sa manière de concilier aussi agréablement que possible toutes ces données hétéroclites..., le résultat final s'apparentant bien davantage à une espèce de salade qu'à une véritable synthèse.

10. Vues d'avenir: A ce rythme, on peut imaginer que dans vingt, trente, ou quarante ans, on finira par comprendre que vouloir à tout prix ménager la chèvre et le chou ne mène pas à grand-chose, et que, revenant à cette idée que les notions d'équilibre et de régulation sont deux aspects d'un même problème, on pourra enfin s'attaquer avec succès à nombre de ces problèmes qui coûtent si cher au contribuable tout en lui empoisonnant la vie: le cancer par exemple. Pauvre Général, est-ce bien de cela qu'il rêvait pour la France?

QUELQUES NOTIONS DE BASE A RAPPELER


LA BIOLOGIE.


Si j’ouvre mon dictionnaire, je lis ceci: «Science de la vie, la biologie traite de toutes les manifestations de l’état vivant, depuis la réaction biochimique jusqu’à la vie en société. Le sujet étant très complexe, chaque aspect de cette étude a été pris en charge par une branche particulière: biochimie, cytologie, histologie, physiologie, génétique, etc, qui ont chacune leurs buts, leurs méthodes, leurs techniques propres. Actuellement, sous le vocable de biologie (générale), on ne traite que des phénomènes vitaux fondamentaux, c.à.d. de la constitution chimique, des structures et de la physiologie des cellules, ainsi que de l’organisation et du fonctionnement général des êtres vivants». En résumé, et vue sous cet angle, l’approche qu’a aujourd’hui la biologie de l’organisme vivant repose essentiellement sur deux constatations:

1. l’organisme vivant brûle en libérant du gaz carbonique, de la vapeur d’eau, des sels minéraux (cendres) et de l’énergie. On peut donc le considérer comme le résultat visible d’une multitude de réactions chimiques, basées sur la chimie du carbone.
Lorsqu’on privilégie cette approche des choses, on fait de la «biologie moléculaire»...

2. l’organisme vivant est composé de cellules. Mieux: il est toujours constitué au départ d’une cellule qui, par divisions successives, donne naissance à une multitude d’autres cellules possédant toutes le même noyau... Deux cas pouvant être envisagés ici: Après chaque division cellulaire:
- les «cellules filles» se séparent et poursuivent seules leur petit bonhomme de chemin. On a alors affaire à un organisme dit unicellulaire.
- les «cellules filles» restent accolées les unes aux autres, s’organisant en un système plus ou moins complexe seul capable d’assurer la pérennité de l’espèce. On a alors affaire à un organisme pluricellulaire...
L’approche qui privilégie cet aspect des choses est appelée «biologie cellulaire».
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