Evolution ou révolution

Fécondité de cette approche

2010-03-26T10:37:11Z

L’approche moléculaire de la biologie : sa fécondité

La biologie peut donc désormais se décliner en termes moléculaires : au-delà de la simple observation macroscopique microscopie des êtres vivants, il est possible de s’intéresser au fonctionnement de l’entité élémentaire de la matière vivante la cellule. Le fonctionnement cellulaire est appréhendé en termes physico-chimie. Une telle approche offre un certain nombre de caractéristiques.

L’approche physico-chimique a conduit un important corpus de connaissances

Schématiquement, on peut faire le bilan suivant :
- on peut penser que sont actuellement identifiés quasiment tous les types de réactions chimiques se déroulant dans la matière vivante (réaction du métabolisme intermédiaire) ;estt connu l’essentiel des réactions du métabolisme des animaux, des végétaux des micro-organismes. On dispose maintenant d’un ensemble de connaissances sur les grandes lignes du métabolisme (synthèse des dégradations) de quasiment tous les constituants les plus classiques de la matière vivante. Celles-ci constituent la base de nombreux ouvrages de biochimie de biologie cellulaire disponible sur le marché…
-- si les réactions du cyrosol sont relativement bien connues, les détails du fonctionnement des molécules égagées dans les membranes (structures immobilisées) reste cependant à élucider ; reste également à préciser les détails de beaucoup de mécanismes de régulation des rapports entre structurer fonction.
Cette approche a conduit un corpus de connaissances (la biochimie) ne cédant en rien celui de la zoologie de la botanique ; il le compléte en le formalisant.

Cette connaissance a ouvert la possibilité à de nombreuses applications

Les activités humaines utilisent/ consomme de la matière vivante ou des composés qui en sont issus ; de plus, il ne faut pas oublier que nous sommes nous-mêmes constitués de cette matière qui ne peuvent que nous chez Ces applications sont soit immédiates (pharmacies dès les années 20 (sélection et construction de micro-organismes mutants producteurs d’acides aminés ou d’autres substances), d’où ; il est certain que le progrès du savoir s’accélérant, c’est influencera de plus en plus importante..

La possibilité d’anticiper les phénomènes

Ces connaissances reposent sur les bases de la théorie physico-chimique. Deux points doivent être soulignés à ce propos
* Le premier est que ces connaissances sont issues d'"expériences scientifiques". Ces expériences sont, par définition, reproductibles : leur compte rendu est publié sous une forme (protocole expérimental publié dans une revue scientifique) qui permet de les reproduire facilement dans tout laboratoire ou dans toute structure équipée comme un laboratoire.... S'il s'agit, par exemple, d'une réaction de synthèse, pour augmenter la quantité produite, il suffit d\'augmenter les quantités de matières premières et le volume du vase de réaction ... Nous verrons cependant qu'il s'agit là d\'une vision un peu simpliste et que de nouveaux problèmes se posent.
* Le second est qu'il est visé une mise en forme des résultats (une formalisation - mathématisation - des résultats d\'expériences) qui rend possible d'anticiper sur les phénomènes hors de toute expérience : on peut ainsi, sans faire l'expérience, prévoir quel va être le comportement de tel ou tel système expérimental. Il faut noter ici qu'il faudra se poser la question de la validité/fiabilité de cette prévision ...

Vers la création de nouveaux êtres vivants

Cet aspect moléculaire a enfin surtout permis de fournir une explication moléculaires au mécanisme de l’hérédité : ainsi est-on entré dans la génétique moléculaire.. Cette explication n’a pu voir le jour grâce à des expériences réalisées avec des outils techniques issus de la théorie physico-chimique. L’utilisation de certains de ceux-ci dans un ordre déterminé à la biologie méthode nouvelle. Artificielle de nouveaux êtres vivants. À été dépassé une limite jusque-là infranchissable, la barrière des espèces qui faisaient cœur, se faisait sauf exception, un être vivant ne pouvait naître que d’éléments de la même espèce. Ainsi s’étant maintenant produire/ transformer un être vivant de manière à lui intégrer tel ou tel gène.. Ce qui était rêve de chercheurs d’industriels de politique peut maintenant devenir réalité.

Vers un retour obligé aux techniques

Ce bilan général de l’approche moléculaire de la biologie nous amène à un constat en forme de prise de conscience est une question.
Le constat : le savoir scientifique (les appareils scientifiques) : la présence de ces appareils et des techniques (des techniciens) pour les mettre en œuvre est absolument première (des progrès techniques ont accompli) sont menées c’est « découverte scientifique » qui sont souvent mis au crédit de la seule « intelligence » des découvreurs…
La question : les applications du savoir ainsi constitué, en termes, par exemple, d’obtention de produits à usage sanitaire se réaliser qu’au niveau d’installations techniques telles que celles existant dans les laboratoires ; mais, une fois admis que celles-ci doivent être de plus grande taille pour réaliser une production industrielle, peuvent elles être seulement et simplement la multiplication la copie en plus grand de ce qui exige dans ce laboratoire ?

La biologie moléculaire des années 70

2010-03-26T10:33:18Z

Au milieu des années 60 : une nouvelle discipline, la biologie moléculaire

A partir de la moitié des années 50, on a disposé d'un ensemble de connaissances concernant les caractères chimiques du matériel génétique (l'ADN) et même de sa structure grâce aux fameux article de Crick et Watson de 1953..... Cette structure en double hélice anti-parallèles fut même confirmée quelques années plus tard par l'expérience de Meselson et Stahl.
Au début des années 60, grâce à l'expérience de Hertschey et Chase, on a déterminé que l'information génétique portée par l'ADN était traduite en protéines.

Quelques dates importantes en biologie moléculaire

*Découverte*	*Auteurs*	*Date*
Théorie "un gène - un enzyme" : relation entre les gènes et les enzymes :	Beadle et Tatum	1941
ADN est le support de l'information génétique	Avery, Mac Leod et Mac Carthy	1944
Caractéristiques chimiques de l'ADN (équimolarité A et T, d'un côté, de G et de C, de l\'autre)	Chargaff	1950
Structure de l'ADN en double hélice susceptible d'expliquer la permanence de l'information génétique	Crick et Watson	1953
ADN polymérase ADN dépendante	Kornberg	1956
Replication semi -conservative de l'ADN	Meselson et Stahl	1958

Les concepts de réplication, transcription et traduction

Ainsi furent élaborés les concepts de réplication, transcription et traduction.

*Concept*	*Explicitation*
Replication	Maintien de l'identité de l'information génétique (séquence de bases A,T, G et C) : copie à l'identique (semi-conservative)
Transcription	Copie de l'information génétique sous forme d'ARNm (séquence de bases azotées A,U, G et C)
Traduction	Transformation de la séquence de bases A,U, G et C en séquence d'acides aminés

Leur articulation est visualisée dans le schéma suivant :

Replication Transcription Traduction
ADN ------------> ARNm ------------> Protéines

Le rôle d'intermédiaires, tels les divers types d'ARN, les ribosomes, fut progressivement mis en évidence et on aboutit à un schéma clair au début des années 1970. Ces études bénéficièrent de la maîtrise acquise dans la séparation et dans la connaissance des propriétés des protéines et des acides nucléiques. Au cours de ces études, de nombreux travaux annexes furent menées : ainsi, par exemple, fut identifié un mécanisme dit de restriction - modification chez certaines bactéries. Certains des constituants de ce système (protéines douées d'activité d'endonucléasique spécifique, protéines ayant une activité de méthylase) sont devenus des outils techniques précieux. Il en est de même d'autres protéines enzymatiques d'origine bactérienne ou virale réalisant des modifications chimiques des acides nucléiques (fixation et suppression de groupements phosphate, ligation de fragments, copie complémentaire d'un fragment d'ADN simple brin). Il s'est même avéré que, dans certaines conditions, cet acide nucléique modifié peut même s'exprimer s'il est introduit dans une cellule. Tel était l'objet des premières expériences réalisées en 1973 visant, entre autre à savoir quel serait l'effet de l'expression d'un gène d'un virus humain (SV 40) dans une bactérie. Ainsi naquit le génie génétique ....

Ne pas oublier les techniques

Ces importants résultats furent établis grâce à divers modèles biologiques :
- les virus des bactéries (bactériophages) : parasites des bactéries qui modifient le métabolisme de ces dernières en leur faveur (expression de l'information génétique virale, c'est à dire synthèse des constituants viraux par la machinerie de synthèse des protéines et des acides nucléiques de la bactérie) ; le virus se reproduit aux dépends de la bactérie (elle en provoque, d'ailleurs, souvent la destruction) ;
- les bactéries (principalement Escherichia coli) : étude du mécanisme d'adaptation ("l'induction enzymatique") à la dégradation d'un sucre, le lactose (travaux de Jacques Monod, en particulier)

De plus, la mise au point de techniques simples et efficace de séparation des acides nucléiques (électrophorèse en gel d'agarose et électrophorèse en gel de polyacrylamide) a permis la caractérisation et l\'obtention de fragments d\'ADN pur et de taille déterminée.
De même, des techniques ont été mises au point pour l'introduction d'un ADN étranger dans une bactérie : celui ci s'amplifie (multiplication à l'identique) alors dans ce qui est appelé la cellule-hôte. Ainsi naquit le GENIE GENETIQUE, simple mise bout à bout de techniques connues, pour certaines depuis quelques temps .... La nouveauté radicale du génie génétique réside dans les perpectives ouvertes par les applications possibles..... Celle ci fut immédiatement reconnue par la comunauté scientifique qui, d'ailleurs, s'émut (Conférence d'Asilomar) ....

Tous ces aspects techniques sont souvent passés sous silence .... Ceci est particulièrement injuste, car sans les progrès dans ce domaine, le savoir n'aurait pu se développer.

Conditions de l'établissement des connaissances scientifiques

2010-03-26T10:30:36Z

De nouvelles connaissances scientifiques

Depuis plus d’un siècle, les connaissances de biologie ont beaucoup évolué. Au-delà d’une étude systématique des êtres vivants ayant abouti au développement de discipline comme la géologie et la botanique, de nouvelles disciplines scientifiques sont apparues, centrée sur tel ou tel aspect du vivant (voir tableau des dates approximatives de la naissance des diverses disciplines biologiques). Si l’utilisation des concepts de la physique chimie qui a permis le développement d’une approche particulièrement féconde, celle menée par la biochimie et sa vision moléculaire du vivant. C’est sur elles que sont fondées le corpus actuel de connaissance de la biologie.
Ainsi s’est constitué (et continuent à se constituer) un ensemble de connaissances disciplinaires qui permet de tenir un discours explicatif de plus en plus précises sur les divers aspects de la spécificité du vivant.
Dès les origines, les découvertes ont été publiées dans des revues scientifiques. Actuellement les revenus les plus influentes (revue généraliste hebdomadaire et anglo-saxonne) sont sciences (USA) et nature (Royaume-Uni). De plus, de nombreux journaux spécialisés, c’est-à-dire disciplinaire permet aux chercheurs de publier leurs travaux.

Il faut noter que ces recherches peuvent donner lieu à des applications pratiques de plus en plus importantes. C’est la perspective de ces applications qui motivent de plus en plus les travaux de recherche, même dans des institutions consacrées à celle-ci.

Une première "biologie moléculaire"

A partir, schématiquement de la fin du XIXe siècle, une fois émise la théorie cellulaire, l’application aux vivants des concepts de la physique et de la chimie permise à certains de pouvoir penser le fonctionnement de cette nouvelle entité, la cellule en termes moléculaires. Avec le succès d’une telle approche obtenue à partir de la fin des années 20, il est maintenant légitime de parler en ce sens, de « biologie moléculaire », discours explicatif du fonctionnement du vivant (cellule, tissus, organe, organismes, population…) En termes moléculaires. Il faudra revenir sur cette notion de biologie moléculaire.

Tableau des dates approximatives de naissance de diverses disciplines biologiques classiques

discipline	description	Origine approximative
histologie	Etude des tissus ; pratiqué sur des coupes microscopiques colorées	1870
physiologique	Etude des organes et appareils	1830
microbiologie	Etude des microbes	1860
génétique	Etude des caractères héréditaires et leur transmission	1865
biochimie	Etude de la matière vivante sous l’angle chimique	1898
immunologie	Etude des phénomènes de l’immunité	1900
Biologie cellulaire	Etude de la cellule
enzymologie	Etaient des enzymes	1898
Biologie moléculaire, sens premier	Vision moléculaire du fonctionnement la matière vivante	1926
Génie génétique	Technique de modification de l’information génétique des êtres vivants	1973
Biologie moléculaire au sens moderne	Etude de la réplication, de la transcription et de la traduction de l’information génétique	1960

Une nouvelle discipline de base, la biochimie

Une discipline comme la biochimie se développa. Elle étudia d'abord la structure chimique des divers constituants de la matière vivante (d'abord celle des constituants les plus facilement accessibles aux techniques d'analyse de l'époque : glucides et acides aminés ; plus tard, les lipides et enfin beaucoup plus tard, les protéines et acides nucléiques). Cette structure chimique (du fait de la présence de certaines fonctions chimiques caractéristiques) permit d\'expliquer les diverses propriétés biologiques et, éventuellement, les fonctions cellulaires ou physiologiques accomplies. De même la connaissance de la transformation de ces molécules en d'autres (le métabolisme) permit d'approcher l'économie générale du vivant, système échangeant de la matière avec le milieu extérieur.
Cette approche moléculaire est devenue la base de toute la compréhension actuelle des divers aspects de la spécificité biologique tels que l'hérédité, l'immunité, la croissance, la reproduction, la différenciation cellulaire ......