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Leçon de physique n°9 du Pr Cannenpasse-Riffard

La cellule vivante, un véritable univers

Dans sa précédente « Leçon » La matière n’existe pas, le Pr Cannenpasse-Riffard nous expliquait qu’ « au niveau subatomique, substance organique et matière ordinaire s’édifient à partir des mêmes éléments : atomes, molécules, cristaux, cellules, organismes et systèmes écologiques. » Si leurs éléments constitutifs sont identiques, qu’est-ce qui différencie la matière inerte de la matière vivante ? Tentons humblement de cerner quelques mystères de la vie !

Ce qui distingue la matière organique de la matière minérale, c’est l’arrangement des atomes en molécules souvent très complexes, beaucoup plus grosses et composées essentiellement de quelques éléments simples : l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et surtout le carbone.

L’eau, architecte de la vie

Dans le système solaire, l’eau à l’état liquide entre 4° et 100°C n’est présente que sur notre planète. Sur d’autres planètes comme Mars, où la gravitation est en moyenne égale au tiers de celle de terre, l’eau n’est présente qu’à l’état solide. L’eau revêt une importance considérable en biologie en raison de ses propriétés physico-chimiques exceptionnelles. II n’y a pas de vie sans eau. Elle est la matrice même de la vie. « Toute la biologie, écrit Henri Doffin, est la science de l’eau. »

Dans l’organisme l’eau dissout, ionise, disperse, stabilise, disloque, reconstruit les édifices moléculaires les plus divers. L’eau est un architecte de la vie. L’interaction organisme-environnement se fait également par l’intermédiaire de l’eau : mouvements de drainage, de respiration, de perspiration et de transpiration.

La presque totalité de la matière vivante résulte des synthèses complexes à partir des éléments de base pour fournir trois substances organiques fondamentales : les glucides, les lipides et les protéines. Ces trois substances forment, avec l’eau, les matériaux avec lesquels sont bâtis la totalité des cellules vivantes.

2 mètres d’ADN dans chaque cellule

Dans chacune des milliards de cellules que possède l’organisme humain, il y a un à deux mètres d’ADN que l’on pourrait représenter par un fil ténu d’un diamètre de 2 nanomètres (10-9m). Si l’on arrivait à mettre bout à bout tous ces mètres d’ADN, ils formeraient un filament unique qui dépasserait largement la distance de la terre au soleil, soit plus de 150 millions de kilomètres.

Pour la biologie classique, c’est dans I’ADN que se trouvent inscrits en lettres les « mots » et les « phrases » qui constituent le langage codé de la vie, le code génétique. L’ADN de chacune de nos cellules contiendrait les informations codées qui décrivent la façon dont les protéines de l’organisme sont assemblées.

Watson et Crick (1953) ont montré que I’ADN est une molécule qui a la forme d’une double hélice tournant à droite. Mais cette structure n’est pas immuable. La double hélice est en fait le siège de mouvements incessants. Les plus rapides détectés à ce jour se déroulent dans un temps de l’ordre de la picoseconde (10-12 seconde). Ils mettent en jeu des déformations de certaines liaisons au sein de l’ossature de chacune des chaînes de I’ADN.

En quelque sorte cette spirale respire, elle se déforme sans cesse comme un ressort selon l’état physiologique ou pathologique de la cellule. Elle se contracte ou s’étend, vibre ou reçoit des vibrations. Nous sommes au cœur de la vie car la vie est rythme. L’activité rythmique est une propriété fondamentale de la matière organique.

L’ordre, caractéristique de la vie

La rigueur et la parfaite régularité de la structure de I’ADN et de son fonctionnement donnent une image de l’ordre qui préside aux systèmes.

Le descriptif de I’ADN d’un minuscule colibacille comporte 4 millions de lettres qui rempliraient 1300 pages dactylographiées. Chez l’homme, ce descriptif comporte globalement 3 milliards de lettres qui, recopiées recto-verso, pourraient remplir toute une bibliothèque.

La probabilité globale d’apparition de I’ADN, première ébauche de la vie, par le jeu du hasard n’est pas faible : elle est nulle. C’est une impossibilité absolue. Ni le hasard, ni la physico-chimie, ni un quelconque arrangement de la matière ne peut être à l’origine d’un codage aussi précis de I’ADN.

« Un honnête homme, écrit Francis Crick, prix Nobel de biologie, armé de tout le savoir à notre portée aujourd’hui se devrait d’affirmer que l’origine de la vie paraît, actuellement, tenir du miracle, tant il y a de conditions à remplir pour la mettre en œuvre. »

D’après le professeur J. Swynghedauw de l’Académie nationale de Médecine, l’hypothèse de l’existence d’une sorte d’insinuation de l’esprit au sein de la matière n’est pas à écarter. Ubiquitaire et intemporelle, cette « idée directrice » douée d’une imagination active et débordante crée et entretient la structure de la matière depuis l’atome, la molécule, le tissu, l’organe.

En 1864, Claude Bernard écrivait déjà : « Ce qui est essentiellement du domaine de la vie et ce qui n’appartient ni à la chimie ni à la physique, ni à rien d’autre, c’est l’idée directrice de cette évolution vitale. Dans tout germe vivant, il y a une idée directrice qui se développe et se manifeste par l’organisation. »

Comment l’ADN joue-t-il le rôle de chef d’orchestre dans la cellule ?

La partie génétiquement active de I’ADN chez les organismes les plus évolués constitue au maximum environ 2 % de la totalité de I’ADN. Certains scientifiques considèrent que la partie inactive, soit 98 % de I’ADN, présente un déchet. Pour d’autres, au contraire, il est invraisemblable que des cellules élaborent une aussi importante quantité d’ADN et la retransmettent. Admettre, selon eux, que 98 à 99,9 % d’ADN « égoïste » puisse parasiter l’infime partie active du reste de I’ADN n’est pas réaliste.

Alors que la matière ordinaire présente, au microscope électronique, une image lunaire chaotique ou symétrique, on est frappé devant l’étonnante complexité de la matière organique.
Une cellule vivante, par exemple, est à elle seule un véritable univers. On y découvre toute une structure en réseau entremêlée de tubes, de vésicules, de filaments et de grains qui se modifient et se déplacent dans un mouvement continu et coordonné par la convergence structurale que lui imprime sa longue chaîne d’ADN.

La biologie moderne connaît les structures précises des gènes et possède l’alphabet du code génétique mais elle reste dans l’incapacité de proposer une théorie générale en biologie capable de répondre aux nombreuses questions soulevées par la recherche : comment l’ADN s’y prend-t-il pour jouer le rôle de chef d’orchestre dans la cellule ? Comment trouve-t-il l’information pour assurer la coordination et le fonctionnement de la cellule tout en participant à la cohésion de l’ensemble pour préserver l’organisme ?

La matière des organismes vivants possède des propriétés tout à fait remarquables mais il apparaît que les caractéristiques de la vie sont liées à deux propriétés fondamentales :

  • les liaisons chimiques, la liaison hydrogène en particulier, la configuration du carbone asymétrique jouent un grand rôle dans l’édification de la matière organique mais il semble que ce soit la structure de l’Espace-Temps propre au vivant qui lui confère la capacité d’entreprendre tout le cycle de construction de la vie ;
  • la matière du vivant est douée d’une autre propriété caractéristique : elle est capable de transformer la matière brute en des structures savamment ordonnées grâce à l’information mise en réserve dans sa propre structure.
 Denis Guichard - Un nouveau regard sur le vivant - Tous droits réservés  - Webmaster : GSC