Jean-Jacques Kupiec
L'origine des individus
Fayard

Préface
Contrairement à ce que mes positions scientifiques pourraient laisser croire, lorsque j'étais étudiant je m'entendais très bien avec mon professeur de génétique, pour qui je ressentais même une très grande admiration, devenue par la suite de l'affection. J'avais pris l'habitude de lui rendre visite régulièrement dans son bureau à l'Institut de biologie moléculaire (aujourd'hui nommé Institut Jacques-Monod), sur le campus de Jussieu. Je crois qu'il partageait le plaisir que j'éprouvais lors de nos discussions, qui allaient souvent au-delà des questions de biologie.
Cela se passait vers la fn des années 1970, dans une ambiance qu'il est difficile de décrire aujourd'hui. J'avais très mal commencé ma carrière (cela ne s'est pas vraiment arrangé depuis). Après avoir refusé un poste d'assistant et laissé tomber ma thèse de doctorat, j'avais coupé les ponts avec le monde académique. Je vivais de petits boulots, au jour le jour. J'avais quelques amis, dont aucun n'était biologiste ni scientifique. Ils étaient pour la plupart aspirants artistes et nous menions une vie sans direction claire, occupée par d'interminables discussions et des promenades dans les rues de Paris.
Jean Tavlitzki était le seul chercheur avec lequel j'avais gardé contact. Quelques années auparavant j'avais suivi son enseignement, qui m'avait passionné. Un de ses cours

L'origine des individus
concernait la différenciation des cellules, et c'est de là qu'est venu mon engouement pour cette question.
Je raconte cela parce que le point de départ de ce livre se situe au cours de l'une de nos discussions. À cette époque je croyais toujours que le développement d'un embryon était dirigé par un programme génétique fonctionnant grâce à des protéines spécifiques. Un jour, il me fît remarquer que de telles protéines n'avaient encore jamais été découvertes chez les organismes possédant plusieurs cellules. J'en fus grandement troublé, tant leur existence me semblait une évidence qui ne pouvait pas être mise en doute.
Jean Tavlitzki n'avait pas dit cela par volonté de contester les idées dominantes ou de me déstabiliser. Il s'agissait simplement d'une constatation objective que lui imposait la rigueur scientifique. Il ne prétendait pas que dans le futur on ne découvrirait jamais ces régulateurs, et il n'allait pas au-delà de la constatation pour en tirer quelque conclusion que ce soit qui eût pu remettre en cause la génétique et la biologie moléculaire. Sa remarque était cependant d'une très grande pertinence car, comme je l'expliquerai dans les pages qui suivent, ces protéines spécifiques ne furent effectivement jamais découvertes et cela induit une contradiction majeure au sein du déterminisme génétique.
En ce qui me concerne, je suis allé au-delà et, de fil en aiguille, j'ai formulé une nouvelle théorie. Au cours de nos conversations, j'ai exposé à Jean Tavlitzki les idées principales du darwinisme cellulaire, que j'ai également décrites dans mes premiers articles publiés à cette époque. Il aurait pu m'interdire de m'engager dans cette voie. Il avait suffisamment d'influence sur moi pour le faire et je crois que je l'aurais écouté. Mais il ne l'a pas fait. Il ne

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m'a pas interdit de penser et je lui en suis profondément reconnaissant.
Depuis cette « scène fondatrice », si j'ose dire, j'ai traversé des domaines imprévus, comme la philosophie de la biologie, j'ai publié plusieurs articles pour compléter ma théorie, entrepris des recherches diverses, jusqu'à la rédaction du présent ouvrage.
Mes travaux ont déjà trouvé une audience auprès d'un public non spécialisé grâce à la publication en 2000 de Ni Dieu ni gène. En effet, ce livre n'était pas une publication primaire mais un livre de vulgarisation. Dans la partie que j'ai écrite, j'ai fait le point sur l'état d'élaboration du darwinisme cellulaire. Il n'y avait là rien de nouveau, rien qui ne fût pas déjà présent dans mes articles antérieurs. Mais, à beaucoup d'égards, c'est aujourd'hui un exposé incomplet et il me semble nécessaire d'écrire un nouveau livre.
Depuis la publication du séquençage des génomes, de nombreux chercheurs, probablement déçus par ses résultats, se tournent vers les théories de l'auto-organisation en pensant y trouver une alternative au déterminisme génétique. J'ai donc consacré de longs développements à l'analyse des fondements du holisme et de l'auto-organisation. Je montre ici que ces théories ne sont que superficiellement différentes du déterminisme génétique et qu'elles ne constituent pas une alternative valable.
J'expose frontalement l'aspect le plus radical de la théorie que j'ai appelée Pontophylogenèse afin de lui donner toute son extension. Il s'agit de la fusion de l'évolution et de l'ontogenèse en un phénomène unique. Je l'avais déjà formulée dans mes articles antérieurs et dans Ni Dieu ni gène, mais j'explique maintenant comment ce cadre théorique général rompt aussi bien avec le déterminisme génétique qu'avec l'auto-organisation, et comment il permet de
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L'origine des individus
dépasser leurs contradictions. Ses modèles d'application viennent l'étayer et montrer qu'il débouche aussi sur un programme concret de recherche expérimentale.
Finalement, l'histoire s'accélère. De nombreux travaux publiés dans les dix dernières années étayent l'ontophylo-genèse et lui donnent une dimension nouvelle. La non-spécificité des protéines est aujourd'hui à ce point documentée qu'elle conduit à la remise en cause des fondements de la biologie moléculaire par les biologistes moléculaires eux-mêmes. L'expression probabiliste des gènes est aussi devenue un phénomène indiscutable. J'ai réalisé des simulations numériques qui démontrent la pertinence de l'ontophylogenèse ainsi que des analyses portant sur ses aspects épistémologiques. L'ensemble de ces études forme une substance nouvelle que j'ai intégrée dans mon exposé.
Ce livre parle donc beaucoup de biologie, mais aussi de
philosophie et d'histoire. Sans être un ouvrage de vulgari
sation, il s'adresse à un public large qui déborde le cercle
des spécialistes. J'ai évité autant que possible les termino
logies trop techniques. Je n'ai pas toujours éliminé les
redondances qui aident à la compréhension. Souvent j'ai
utilisé des expressions explicites, au risque d'alourdir le
style. J'ai ajouté un glossaire pour aider le lecteur non
spécialiste, et je l'invite à s'y référer aussi souvent que
nécessaire. Il pourrait même commencer par le parcourir.
Quant à la bibliographie des sujets abordés, elle est
énorme. Je me suis contenté le plus souvent de renvoyer
à des exemples significatifs ou à des revues de synthèse.
Certains chapitres incorporent également de nombreuses
citations. Le retour sur ces textes historiques qui ont fondé
la biologie est indispensable pour sortir de la confusion
qui règne dans les débats actuels. Il demande un autre petit
effort de la part du lecteur.	

Remerciements
Depuis cinq ans je développe ma recherche au Centre Cavaillès, un lieu idéal où il est possible de mener une recherche pluridisciplinaire. Michel Morange et Robert Nardone ont relu mon manuscrit. Les remarques et les conseils qu'ils m'ont prodigués m'ont permis de beaucoup l'améliorer. J'ai aussi longuement discuté avec Jean-Marc Lelièvre. Son soutien constant a été une aide précieuse. Hussain Monier et Jérôme Glisse ont apporté leur expertise pour la fabrication des figures. De façons diverses, Véronique Anger, Christian Bréchot, Axel Kahn et Denis Noble ont favorisé la réalisation de ce livre. Henri Trubert et les Éditions Fayard me donnent l'opportunité de le publier dans les meilleures conditions qu'un auteur puisse souhaiter.

Table des figures

Figure 1 : Un phénomène aléatoire est reproductible
statistiquement ................................................................ 42
Figure 2 : La différence entre des mécanismes déterministe,
probabiliste et sélectif..................................................... 48
Figure 3 : Le mécanisme de réaction-diffusion .............................. 50
Figure 4 : La relativité de l'ordre produit par la sélection
naturelle .......................................................................... 54
Figure 5 : La différence ontologique entre la physique
et la biologie (selon Schrôdinger) .................................. 63
Figure 6 : Le principe de l'auto-assemblage .................................. 67
Figure 7 : La régulation des gènes et le programme
génétique ......................................................................... 72
Figure 8 : La transduction du signal ............................................... 80
Figure 9 : Le problème de la spécificité du signal ......................... 95
Figure 10   La contradiction du déterminisme génétique ............... 99
Figure 11   L'indétermination du modèle stratifié du monde ...... 115
Figure 12   Les aimants de von Foerster ...................................... 133
Figure 13   Auto-organisation d'une plage selon Weiss .............. 138
Figure 14   Extension de la synthèse évolutive ............................ 148
Figure 15   Principe de l'ontophylogenèse ................................... 152
Figure 16   Modèle du tas de cellules ........................................... 157
Figure 17   L'ontophylogenèse d'un vivant multicellulaire ......... 160
Figure 18   L'effet des contraintes sur un phénomène
aléatoire ....................................................................... 168
Figure 19   Le modèle instructif de différenciation
cellulaire ...................................................................... 177
Figure 20   Le modèle darwinien de différenciation
cellulaire ...................................................................... 185

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L'origine des individus
Figure 21 : Influence de la stabilité
des interactions moléculaires aléatoires
dans l'expression des gènes ....................................... 191
Figure 22 Stabilisation des types cellulaires
parles signaux ............................................................ 193
Figure 23 Caractéristiques des simulations du modèle
darwinien de différenciation ....................................... 202
Figure 24   Inter- et autostabilisation ............................................ 203
Figure 25   Formation d'une structure tissulaire organisée .......... 207
Figure 26   Simulation de la cancérogenèse ................................. 213
Figure 27   Gradient d'organisation .............................................. 218
Figure 28   Bistabilité d'un réseau de gènes ................................ 222
Figure 29   Expression « mosaïque » des gènes ........................... 226
Figure 30   Modèle d'expression génétique aléatoire ................... 230
Figure 31    Repliement aléatoire de l'ADN .................................. 233
Figure 32 Les conceptions de l'hérédité ..................................... 242

Table des matières
Préface.........................................................................      9
Remerciements ............................................................    13
chapitre premier. Cinq thèses pour une nouvelle théorie de l'individuation biologique .....................    17
1.1. L'ONTOPHYLOGENÈSE ..................................................     21
1.2. L'homme-aléatoire .................................................    23
1.3. LES LOIS DE LA BIOLOGIE ET DE LA PHYSIQUE SONT
DE MÊME NATURE ............................................................     26
1.4. LE PRINCIPE PREMIER DE LA BIOLOGIE ............................     28
1.5. L'HOMME PERDU DANS LA FORÊT AMAZONIENNE  ............     31
chapitre 2. Qu'est-ce qu'un processus probabiliste ? ...    35
2.1. IL N'Y A PAS DE DIFFÉRENCE QUALITATIVE ENTRE
DÉTERMINISME ET PROBABILISME ......................................     36
2.2. erreurs liées À l'usage de la probabilité ...............    39
2.2.7. La probabilité ne nie pas la causalité .............    39
2.2.2. La probabilité n'est pas incompatible	.-.
avec la reproductibilité ...........................................    40
2.2.3. Probabilité, accident, contingence
ne sont pas synonymes ............................................   43
2.2.4. La probabilité n'est pas du bruit .....................   46
chapitre 3. Le déterminisme de la biologie
moléculaire ..............................................................    57
3.1. L'ORDRE À PARTIR DE L'ORDRE .....................................      59
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L'origine des individus
3.2. l'auto-assemblage stéréospécifique .......................   64
3.3. le programme génétique et la signalisation ..........   70
chapitre 4. La contradiction du déterminisme
génétique .................................................................    75
4.1. LA COMBINATOIRE DES MOLÉCULES BIOLOGIQUES ...........     77
4.1.1. Non-spécificité dans le métabolisme ................   77
4.1.2. Non-spécificité dans la réaction,    v
immunitaire .............................................................   77
4.1.3. Non-spécificité dans la signalisation
	cellulaire ..................................................................    78
4.1.4. Non-spécificité dans le contrôle
de l'expression génétique .......................................   81
4.1.5. Non-spécificité au niveau global   , ,   ,_,,.
des réseaux de protéines .........................................    82
    4.2. LES CAUSES DE LA NON-SPÉCIFICITÉ DES MOLÉCULES .......     84
4.2.1. La multiplicité des domaines d'interaction ......   85
4.2.2. La plasticité des sites d'interaction .................    85
4.2.3. Le désordre moléculaire ...................................    86
4.2.4. La spécificité n'est pas un concept
expérimental ............................................................    89
4.3. conséquence de la non-spécificité des molécules : le retour du holisme ...................................................   91
4.3.1. Le réseau mis en échec ....................................   91
4.3.2. La négation du principe de l'ordre par l'ordre 
chapitre 5. L'auto-organisation ne résout pas
la contradiction du déterminisme génétique .......... 101
5.1.	LES PRINCIPES SCIENTIFIQUES   .......................................	102
5.2.	le HOLISME PHILOSOPHIQUE .........................................	107
'     5.3.	LE HOLISME BIOLOGIQUE ..............................................	118
5.3.1. Le holisme néovitaliste de Hans Driesch ........ 119
5.3.2. Le holisme néovitaliste de Walter Elsasser ..... 121
5.3.3. L'auto-organisation selon Prigogine ............... 124
5.3.4. L'auto-organisation selon Stuart Kauffman .... 128        5.3.5. L'auto-organisation selon Atlan ...................... 132
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Table des matières
5.3.6. L'auto-organisation selon Weiss ...................... 136
5.3.7. L'auto-organisation selon Kirschner,
Gerhardt et Mitchison ............................................. 141
5.4. L'AUTO-ORGANISATION N'EXISTE PAS .............................   143
chapitre 6. L'hétéro-organisation ..............................  145
6.1. L'ONTOGENÈSE ET LA PHYLOGENÈSE NE FORMENT
QU'UN SEUL PROCESSUS  ...................................................   150
6.1.1. Le modèle du tas de cellules et l'origine
de la multicellularité ............................................... 155
6.1.2. L'organisme intériorise son environnement .... 163
6.1.3. L'organisme fonctionne pour les cellules
et non l'inverse ....................................................... 170
6.2. la THÉORIE DÉTERMINISTE DE LA DIFFÉRENCIATION
CELLULAIRE ....................................................................   175
6.2.1. L'induction embryonnaire ................................ 175
6.2.2. Le modèle instructif.......................................... 176
6.2.3. Le modèle instructif bute sur la contradiction • ;.".     du déterminisme génétique ..................................... 178
6.2.4. Le modèle instructif ne rend pas compte
de la variabilité de la différenciation cellulaire . 180
6.2.5. Le modèle instructif ne rend pas compte de l'expression stochastique des gènes .................. 181
6.3. la THÉORIE DARWINIENNE DE LA DIFFÉRENCIATION
CELLULAIRE ....................................................................   184
6.3.7. De la différenciation à l'identification
cellulaire .................................................................. 184
6.3.2. De la sélection métabolique à la stabilisation par les signaux-nourriture ...................................... 188
6.3.3. Rôle des signaux-nourriture dans le modèle darwinien ................................................................. 190
6.3.4. Mode d'action des signaux-nourriture ............. 192
6.3.5. Données expérimentales relatives à la sélection et à la stabilisation des cellules ............................. 195
6.3.6. Prédictions testables du modèle darwinien ..... 198
315

L'origine des individus
<   6.4. simulation du modèle darwinien ............................. 200
6.4.1. L'interstabilisation et l'autostabilisation produisent des effets différents ............................... 201
       6.4.2. La sélection cellulaire crée des structures
organisées ................................................................ 205
6.4.3. L'arrêt spontané de la multiplication cellulaire résulte, d'un équilibre entre la sélection cellulaire et l'autostabilisation des phénotypes ...................... 209
6.4.4. Une nouvelle conception du cancer ................. 212
6.4.5. Le rôle des gradients de morphogène   
	dans le modèle darwinien ....................................... 216
6.4.6. Le modèle darwinien induit-il l'émergence Or;      de propriétés nouvelles ? ........................................ 217
6.4.7. Le corps est-il un écosysterne cellulaire ? ....... 219
6.5. LES MODÈLES D'EXPRESSION DES GÈNES ......................... 221
6.5.7. Les réseaux bruités ........................................... 221
      6.5.2. Modèle d'auto-organisation de la chromatine ... 223 6.5.3. L'ADN comme générateur aléatoire de protéines soumis à la sélection naturelle ................................ 227
chapitre 7. Le point aveugle de la biologie ............. 237
7.1. la génération selon hlppocrate ............................. 240
  7.2. la génération selon aristote ................................. 244
7.3. la théorie pangénétique .......................................... 251
  7.4. le retour de la forme ............................................ 259
7.5. la contradiction du déterminisme génétique
     est une conséquence de l'essentialisme génétique ..... 263
  7.6. au-delà de l'espèce .................................................. 269
conclusion : Pour un programme de recherche
et une éthique de l'ontophylogenèse ...................... 273
Glossaire .....................................................................	281
Liste des abréviations de titres ...................................	289
Bibliographie ...............................................................	291
Table des figures ........................................................	311

L'origine des individus
Les enjeux de la biologie ne concernent pas seulement le vivant en tant que tel. Par ce qu'elles nous disent de notre identité et de notre place dans le monde, les théories biologiques influencent les sciences humaines. Au xxe siècle, elles ont servi de caution à des idéologies comme le darwinisme social et l'eugénisme. La polémique sur le déterminisme génétique pendant la campagne présidentielle de 2007 et celle qui a suivi sur les tests ADN témoignent qu'elles interviennent toujours dans le débat politique.
Habituellement, la critique du déterminisme génétique se fait au nom de principes éthiques. Dans L'Origine des individus, Jean-Jacques Kupiec se place d'un point de vue différent, celui de la recherche biologique. Il démontre que le déterminisme génétique ne doit pas être rejeté uniquement parce qu'il est moralement injuste, mais parce qu'il est faux scientifiquement. Il est en contradiction avec les données acquises par la biologie moléculaire. L'analyse montre également que les théories holistes et les théories de l'auto-organisation ne sont pas des alternatives valables. Pour résoudre la contradiction du déterminisme génétique, la biologie doit dépasser les schémas de pensée dans lesquels elle est enfermée depuis l'Antiquité.
L'ontogenèse et la phylogenèse sont deux aspects inséparables d'une même réalité ne constituant qu'un seul processus d'hétéro-organisation. Au cours de cette ontophylogenèse, les êtres vivants individuels et les espèces se forment de manière identique. L'environnement n'est pas seulement ce qui est extérieur à l'organisme, il se prolonge dans son milieu intérieur, où agit la sélection naturelle. L'ontophylogenèse détruit la conception d'un individu qui n'existerait que par sa détermination interne et lui substitue celle d'un individu existant par la relation à ce qui lui est extérieur.
L'Autre est présent dans les fondements biologiques de notre identité.
Jean-Jacques Kupiec est chercheur en biologie et en épistémologie au centre Cavaillès de l'École normale supérieure de Paris. Son travail concerne la biologie moléculaire, la biologie théorique et la philosophie de la biologie.

35-3124-1     IX-2008 20 € prix TTC France

Couverture Atelier Didier Thimonier
Photogravure MCP
Janus aux deux visages, Sculpture romaine,
Musée des antiquités, Turin
© akg-images / Pietro Baguzzi