L'ADN , trace mémorielle de l'évolution

L’évolution du Vivant se décrit en 4 étapes intriquées :

précellulaire pour aboutir à une cellule primitive (métabolisme + structure minimale d’environ 100 à 200 gènes primitifs)
diversification cellulaire
organismes pluricellulaires aboutissant au monde vivant
« maintenant… » : les communautés puis civilisations.

Cette évolution s’est faite sous 3 contraintes primaires :

énergétique, d’abord par diffusion passive, ainsi un mycélium primitif est linéaire (adhésion cellulaire bout à bout), contraint par son métabolisme peu diversifié à se fournir en substrats à travers ses contacts diffus avec le sol.

physique des 3 milieux, sol (myco-bactérien) puis air (végétal) puis eau (amphibiens) puis à nouveau sol……
La photosynthèse a permis de s’affranchir du sol en puisant le CO2 de l’air, d’envahir ce nouveau milieu, de nourrir des types de cellules variés. Il a fallu alors que cohabitent racines non photosynthétiques, tiges linéaires, feuilles planes photosynthétiques (structure plane avec diversification cellulaire) : apparaissent alors les stéroïdes précurseurs du système endocrinien avec leurs deux actions: adaptation énergétique et facteurs de croissance (transcription de multiples gènes).

spatiale, ne laissant que deux alternatives, la destruction mutuelle ou la cohabitation synonyme d’échanges et de communications, et finalement créative de formes nouvelles.

La photosynthèse de l’O2 a permis l’émergence d’un métabolisme aérobie plus performant.

Ce nouveau métabolisme a permis de s’affranchir de cette photosynthèse, de son corollaire la structure digitée du monde végétal nécessaire pour capter la lumière et de passer vers un mode bourgeonnant (volume).

La production de radicaux libres mutagènes qui s’en est suivi a diversifié les types et donc les fonctionnalités cellulaires.

Croissance bourgeonnante et variabilité cellulaire vont démultiplier la création d’êtres pluricellulaires (métazoaires) avec retour vers le milieu solide-liquide plus propice à un maintien de la cohésion (pas de gravitation). Le milieu liquide est le plus favorable aux rencontres cellulaires.

Cette cohésion doit être :

        physique par des récepteurs d’adhérence cellulaire

        métabolique et fonctionnelle par le réseau cytoplasmique des « seconds messagers » qui permet aussi d’optimiser la consommation énergétique : le métabolite d’une cellule devient le substrat énergétique d’une autre et permet aussi de communiquer.

La forme imagée de cette page afin de décrire l’ADN comme la mémoire de l’histoire de l’ensemble des explorations de l’espace par les formes vivantes ne fait pas apparaître les 3 notions capitales suivantes :

1/ l’ ADN comme catégorie d’objets particuliers a lui même une histoire évolutive synchrone de celle du monde vivant, histoire qui s’est inscrite dans sa structure intime (comme pour l’individuation de tout un chacun) et donc au cours du temps c’est de l’ADN mais pas toujours le même ADN………le similaire n’est pas l’identique !

L’ADN est d’ailleurs décrit comme un perfectionnement de la catégorie d’objets ARN dont l’origine remonte à l’apparition de liens entre oligo-nucléotides et acides aminés à l’origine des ARNt primitifs (ARN de transfert). ("L’aurore de pierres"  A. Danchin).

Le déchiffrement de la signification historique de l’établissement de ces liens qui ont structuré l’ADN est nécessaire pour interpréter et pouvoir utiliser d’une manière physiologique les données du décryptage des génomes ……de même qu’un texte, suite alphabétique, n’est interprétable qu’à la lumière de son contexte (époque, langue, dialecte…), de sa syntaxe et de sa sémantique. (La barque de Delphes » A. Danchin)
Voir aussi le site d'Antoine Danchin (http://www.pasteur/recherche/unites/REG/AD/avant_propos.html).

2/ Si l’évolution a défini un sens des liens unissant les divers modes de communication (et donc des interactions qui nous intéressent au premier chef pour les manipuler), comme l’indique l’image du recouvrement : métabolisme – endocrine – immunitaire – neuromusculaire – symbolique, leur couplage n’est ni linéaire, ni unidirectionnel, mais en parallèle et multidirectionnel.

Et ce couplage n’est surtout pas hiérarchique.

En effet, ces modes sont la concrétisation de tentatives d’exploration de l’espace qui ont amené à l’apparition, par stabilisation sélective, d’êtres nouveaux.

Les bactéries sont ainsi les championnes de l’adaptation métabolique à un milieu particulier par leur potentiel de variabilité, ce qui montre d’ailleurs que dans les populations la règle c’est l’instabilité et non la constance ,y compris pour le génome, d’où la cancérogenèse.

Les dérivés stéroïdes sont des facteurs de croissance du monde végétal.

Les hormones thyroïdiennes sont responsables de la métamorphose chez certains invertébrés comme le papillon.

Le « choix » de la non adhérence cellulaire (« le cerveau mobile »), est sans doute à l’origine de l’immunité permettant d’avoir pour substrats le milieu interne en général et donc les messagers intercellulaires, les antigènes du soi issus du catabolisme et ensuite à contrario de distinguer le non soi.

En échange de quoi sont fournis des substrats aux autres cellules…….les cytokines et autres chimiokines ! ces facteurs de croissance aux effets si ubiquitaires.

La communication immunitaire spécifique associée au système neuromusculaire a sans doute ainsi permis l’apparition des vertébrés par la symbiose et la croissance des divers modes de communication qu’elle a autorisées en établissant des liens de tolérance entre des êtres différents.

En effet :

a / les molécules du système immunitaire sont des dérivés de molécules d’adhésion intercellulaire dont on rencontre des homologues dans l’ensemble de l’organisme.

b / ces molécules d’adhésion avaient déjà permis le passage du mode arborescent de croissance végétale (1 < dimension < 2) (les cellules végétales sont séparées par une paroi cellulosique relativement imperméable qui en maintenant une pression osmotique de turgescence érige la plante mais aussi donne la direction de la croissance .)

à la croissance bourgeonnante du monde animal (2< dimension< 3) déjà débutante chez les invertébrés avec leur immunité non spécifique, et intermittente dans la floraison!

et au changement de forme qui en résulte.

(ainsi « le kit » des homéogènes définissant le plan de morphogénèse est en un exemplaire chez les invertébrés (mouche) mais en 4 exemplaires chez les mammifères.)

La démultiplication des échanges cellulaires et donc les gains métaboliques entraînés par ce changement de topographie est à rapprocher de la perte de cette énergie illimitée qu’était l’énergie solaire par le monde animal (comme dans la floraison d’ailleurs), qui nécessite une topographie différente, « exposée ».

3/ La troisième notion concerne le système neuromusculaire puis le néocortex.

La communication immunitaire a tissé des liens multiples avec l’ensemble des autres modes le faisant devenir ainsi le défenseur de l’intégrité de nouveaux organismes et permettant leur croissance en taille.

Métabolisme aérobie et échanges cellulaires s’avèrent toutefois insuffisant au delà d’un certain volume dépendant du rapport :

masse cellulaire totale / surfaces d’échange externes + internes.

(exposant 3)                               (exposant 2)

De passif l’apport énergétique doit devenir actif.

Cette nécessité va promouvoir le mouvement vers les sources alimentaires et donc la communication neuromusculaire non centrale et primitive d’abord, structurée sous la forme d’un réseau à la base de l’épiderme chez les animaux primitifs (anémones, coraux etc…..) (boucle peau (puis organes sensoriels) – neurones - muscles).

Les tailles s’accroissent avec l’apparition de problèmes nouveaux :

le maintien de la cohésion qui nécessite un squelette interne,
les proies « se posent la question » de l’attaque et de la défense active (encore le mouvement) ou de la protection passive : un squelette externe,
et finalement échouent sur le sol à nouveau (ce que leur permet leur petite taille relative) où se déplacer de manière optimale (nourriture, rapport taille/poids) est une nécessité car l’apport énergétique ne peut y être qu’activement recherché.

Ainsi vont se développer les insectes (petite taille, système nerveux concentré ventralement) d’une part, et les vertébrés de l’autre (SN concentré dorsalement) et leur grande taille permise par leur système ostéomusculaire élaboré.

Ce système neuromusculaire avec le développement du langage et des comportements qui l’accompagnent va aboutir à la communication symbolique. On assiste alors au développement du SNC à l’abri de la barrière hémato-encéphalique, équivalent de la barrière intestinale, et donc en quelque sorte à l’extérieur, en raison probable de son apparition postérieure à celle du système immunitaire spécifique.

Pour conclure, on retiendra le rôle de premier plan du métabolisme énergétique dans l’histoire de la construction du génome avec pour conséquence un rôle très probable dans la régulation de son expression, comme cela a déjà été démontré pour le métabolisme intermédiaire dans le cas des bactéries.

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