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PROGRAMME GÉNÉTIQUE

Le concept de programme génétique désigne la série d'instructions supposées inscrites dans le génome des organismes vivants lesquelles servent à spécifier les étapes et l'ordre des événements de l'ontogenèse c'est-à-dire du développement individuel. Codé dans un langage moléculaire (code génétique), le génome des êtres vivants contiendrait ainsi à la fois le plan d'architecture de l'organisme et les moyens nécessaires pour mettre en œuvre ce plan. Un tel concept réunit donc à la fois l'explication de l'hérédité par la transmission des gènes et celle de la régularité du développement caractérisant les individus qui appartiennent à la même espèce. Le génome contenant le plan d'organisation du corps est transmis par les cellules reproductrices d'une génération à l'autre. Les formes et les propriétés de l'organisme ainsi que les étapes de son développement sont donc déterminées par les instructions du programme génétique inscrites dans le génome. L'environnement peut influencer certaines étapes, mais son rôle est tout à fait secondaire par rapport au programme inclus dans les cellules vivantes. Selon la vision la plus orthodoxe, le programme génétique est bien l'aspect le plus important de l'hérédité. C'est l'existence de ce programme qui distingue radicalement les êtres vivants des objets inanimés et il n'existe pas de phénomène biologique dans lequel le programme génétique ne soit impliqué.

Origine du concept

Le terme de programme génétique est apparu dans les années 1960 dans les articles de Jacques Monod et François Jacob, deux pionniers de la génétique moléculaire, ainsi que d'Ernst Mayr, biologiste de l'évolution. Mais les origines des idées sous-jacentes sont beaucoup plus anciennes. Comme le double caractère génétique et ontogénétique de la notion de programme génétique l'indique, celle-ci prend ses racines à la fois dans la génétique et dans l'embryologie. On peut retracer ses origines conceptuelles jusqu'à la théorie de la préformation du xvie siècle, qui énonçait que dans chaque gamète il y a un minuscule être préformé et que le développement de l'organisme n'est que la croissance de ce modèle réduit. D'autre part, depuis la théorie de la continuité du plasma germinatif d'August Weismann (1892) la génétique fait clairement la distinction entre ce qui est « hérité » des parents et ce qui est « acquis » au cours de la vie de l'individu. Les déterminants des caractéristiques héréditaires des organismes vivants – qui seront qualifiés de gènes – sont transmis aux descendants, assurant ainsi la continuité et la similarité entre les générations. Selon la terminologie de la génétique, un gène « code » pour un caractère ou phénotype. L'idée d'une correspondance stricte, c'est-à-dire d'un code, entre la structure d'une molécule porteuse de l'hérédité, et l'architecture du vivant a été popularisée dans les années 1940 par le physicien Erwin Schrödinger. Selon lui, les organismes vivants obéissent à des lois distinctes du monde physique, car dans ce dernier la régularité est basée sur le comportement statistique d'un très grand nombre de composants. Or les organismes vivants ne disposent que d'un nombre limité de chromosomes. Ultérieurement, le développement de la cybernétique et plus tard celui de l'informatique ont introduit un vocabulaire et des notions rapidement adoptés par les biologistes. Ainsi, les gènes « codent » pour les phénotypes et sont porteurs de « l'information héréditaire ». La découverte en 1953 par Watson et Crick de la structure en double hélice de l'ADN devait enfin donner une forme concrète à la métaphore informatique du code et de l'information biologiques.

La question de transmission des déterminants héréditaires – les gènes – pose la question du rôle de ces facteurs au cours du développement embryonnaire. Jusqu'aux années 1970, la génétique du développement se contentait d'essayer de déduire le rôle éventuel des gènes à partir des phénotypes mutants, c'est-à-dire exprimant des anomalies, par comparaison avec les sujets conformes à l'espèce type. Du rapprochement de la biologie moléculaire, de la génétique, de l'embryologie et de la cybernétique qui s'est produit depuis lors est née la vision qui envisage le développement de l'embryon comme résultant de l'exécution d'un « programme génétique ». Chaque étape du développement est prévue et codée par le génome. Selon cette vision, le génome, en plus des gènes qui codent pour des constituants du vivant, comporte également des gènes « régulateurs » dont le rôle est d'assurer la régulation de l'expression spaciotemporaire des gènes « structuraux » au cours du développement. L'un des exemples les mieux connus est celui des gènes HOX, qui sont supposés spécifier la structure antéro-postérieure de l'embryon en régulant des gènes effecteurs nécessaires pour la formation des différentes structures. Les gènes régulateurs interagissent entre eux et forment un réseau d'interaction très complexe.

Enjeux du programme génétique

Le concept de programme génétique a joué un rôle déterminant dans le développement de la biologie au cours des dernières décennies. Appuyée par un développement technologique rapide, la caractérisation du programme génétique est devenue le paradigme de recherche dominant en biologie. Ce succès a permis de mettre de côté provisoirement les nombreuses questions fondamentales auxquelles ce paradigme n'a pas su répondre. Entre autres, l'origine du programme reste à expliquer. La réponse classique est que le code génétique est apparu par hasard. Cette réponse ne permet pas de comprendre comment le programme génétique, c'est-à-dire « le plan d'architecte » a pu évoluer a posteriori, à partir du « résultat » – c'est-à-dire de l'organisme vivant déjà existant – et devenir, en renversant la chaîne de causalité, le déterminant d'un variant de ce dernier ! Une autre question sans réponse concerne la plasticité surprenante du développement. Le développement est un processus capable de résister aux perturbations très importantes. Mais il est difficile d'imaginer un programme capable de réparer ses propres défauts. La vision concurrente du développement, l'auto-organisation du vivant, aborde ces questions avec plus de succès.

Les conséquences de la doctrine du programme génétique vont bien au-delà de son effet sur les avancées de la biologie. Le séquençage de génomes entiers, et surtout celui du génome humain, a été le projet de recherche le plus médiatisé de l'histoire de la biologie. Il était considéré comme le déchiffrage du « livre de la vie » et a mobilisé des efforts matériels et humains jamais réunis auparavant en sciences de la vie. En effet, si le programme génétique existait, sa compréhension devrait ouvrir la voie à sa modification ou à sa correction – un vieux fantasme de l'humanité. Mais l'industrie biotechnologique puissante née sur la base des techniques de la biologie moléculaire est loin d'avoir remporté les succès attendus en vue de contrôler l'ontogenèse, en raison des effets épigénétiques déjà invoqués dès le début du xixe siècle par les embryologistes pour mettre en doute la théorie de la préformation.

Auteur: ANDRAS PALDI