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Définition et synonyme de : RÉGULATION

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Article publié par Encyclopaedia Universalis RÉGULATION L'introduction de la notion de régulation dans les sciences du vivant accompagne la naissance de la physiologie avec Claude Bernard, qui invente, vers 1855, le concept de milieu intérieur baignant nos cellules. Celui- là assurant une certaine constance des conditions de vie à celles-ci. La régulation est la capacité que possède l'organisme de maintenir, dans certaines limites, ses propres réactions à des perturbations exogènes, en vue d'assurer au milieu intérieur sa constance. Le contrôle de la stabilité du milieu e intérieur fut par la suite qualifié d'homéostasie. Au xx siècle, le concept de régulation a été étendu à toutes les questions de la biologie, depuis le développement embryonnaire, le fonctionnement des systèmes nerveux, immunitaire, hormonal et le métabolisme jusqu'à l'expression génétique. La description historique de la régulation génique de l'opéron lactose est fondatrice du paradigme moléculaire de la biologie contemporaine. Un exemple de régulation génique : l'opéron lactose Toutes les cellules possèdent la même information génétique et pourtant elles ne produisent pas toutes les mêmes protéines. Ainsi certaines potentialités sont exprimées tandis que d'autres ne le sont pas. On en déduit qu'il existe des mécanismes de régulation gouvernant la synthèse des protéines à partir des gènes.
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RÉGULATION

L'introduction de la notion de régulation dans les sciences du vivant accompagne la naissance de la physiologie avec Claude Bernard, qui invente, vers 1855, le concept de milieu intérieur baignant nos cellules. Celui-là assurant une certaine constance des conditions de vie à celles-ci. La régulation est la capacité que possède l'organisme de maintenir, dans certaines limites, ses propres réactions à des perturbations exogènes, en vue d'assurer au milieu intérieur sa constance. Le contrôle de la stabilité du milieu intérieur fut par la suite qualifié d'homéostasie. Au xxe siècle, le concept de régulation a été étendu à toutes les questions de la biologie, depuis le développement embryonnaire, le fonctionnement des systèmes nerveux, immunitaire, hormonal et le métabolisme jusqu'à l'expression génétique. La description historique de la régulation génique de l'opéron lactose est fondatrice du paradigme moléculaire de la biologie contemporaine.

Un exemple de régulation génique : l'opéron lactose

Toutes les cellules possèdent la même information génétique et pourtant elles ne produisent pas toutes les mêmes protéines. Ainsi certaines potentialités sont exprimées tandis que d'autres ne le sont pas. On en déduit qu'il existe des mécanismes de régulation gouvernant la synthèse des protéines à partir des gènes. Avec l'étude de l'opéron lactose chez la bactérie Escherichia coli, François Jacob, Jacques Monod et André Lwoff ont été les premiers à décrire un système de régulation de la transcription des gènes. Ils proposent l'existence de deux classes de gènes : les gènes structuraux et les gènes régulateurs. C'est à partir de leurs travaux, qui leur ont valu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1965, qu'est né le concept de régulation génique.

La bactérie E. coli trouve sa source de carbone en se nourrissant de sucres, qu'elle puise dans le milieu environnant, le glucose tout spécialement. En présence de glucose, la bactérie n'utilise pas le lactose du milieu environnant. En réalité, la machinerie enzymatique nécessaire à la transformation du lactose n'est pas disponible tout le temps, elle est seulement induite par les conditions de carence en glucose du milieu (si toutefois du lactose y est disponible). Ainsi, la bactérie dispose d'un système de régulation, qui lui permet d'ajuster ses synthèses aux conditions environnementales.

Les gènes impliqués dans le métabolisme du lactose sont regroupés en une unité de transcription appelée opéron. Cet opéron est silencieux en temps normal, le promoteur-opérateur commandant son fonctionnement étant verrouillé par un répresseur qui est une protéine pouvant s'attacher en amont de l'opéron lactose. Après la neutralisation du répresseur, effectuée par le lactose lui-même, peut intervenir un activateur de l'opéron. Celui-ci (le complexe CAP-AMPc) est produit uniquement en situation de carence glucose. Deux notions se dégagent donc de cet exemple de régulation : celle de régulation négative, l'inducteur empêchant le répresseur d'inhiber l'expression génique, et celle de commutateur génétique, les gènes étant ou non fonctionnels selon la combinatoire de leurs régulations. Au-delà de cet exemple, les notions d'action en « retour » (feed-back), de rétroaction positive ou négative, de point de consigne (check point), de détecteur, de récepteur, de capteur, d'effecteur, d'opérateur, de boucle de régulation, etc., sont autant de mots classiquement associés aux mécanismes de régulation en biologie.

Ces nombreux termes ne sont pas sans rappeler le vocabulaire de la cybernétique, terme utilisé dès 1834 par Ampère (d'après le mot grec qui signifie l'art de la timonerie) pour désigner la théorie générale de la commande et du pilotage des opérations exécutées par une machine de manière automatique. La notion de régulation en biologie souligne donc l'analogie entre organismes vivants et machines automatiques, le trajet étymologique se faisant depuis l'ingénierie vers la biologie.

Causalité ou opportunité

Les processus de régulation, qui sont proposés à tous les niveaux du vivant, depuis le moléculaire jusqu'au physiologique, sont donc utiles pour comprendre la dynamique des systèmes vivants, dont la croissance, le développement puis le maintien de l'existence sont soumis à des équilibres précaires et à des contraintes exogènes potentiellement dangereuses. Ainsi, la notion de régulation est empreinte d'une certaine finalité, et exprime l'idée que le vivant se fixe automatiquement les buts qu'il se donne, et que son activité peut être orientée vers un projet. Cela, sans pour autant avoir à supposer l'existence d'une âme à l'origine de ce projet : c'est la victoire des matérialistes sur les vitalistes, et les spiritualistes en général. Grâce à ses capacités de régulation, le vivant articule son propre plan, qui lui permet de se construire et de s'organiser.

Finalement, la notion de régulation apparaît à la fois dans ses deux acceptions, scientifique et philosophique. Georges Canguilhem en a donné la définition suivante, en 1973, dans son article de l'Encyclopædia Universalis : « La régulation est l'ajustement, conformément à quelque règle ou norme, d'une pluralité de mouvements ou d'actes, et de leurs effets ou productions que leur diversité ou leur succession rend d'abord étrangers les uns aux autres. »

Les prédicats de la régulation sont les suivants :

– le maintien d'un équilibre global en présence de déséquilibres partiels ou de perturbations ;

– l'existence d'un intermédiaire entre l'expression d'une norme ou l'évaluation d'une régularité et la modulation de la norme par cet intermédiaire ;

– la combinatoire de plusieurs normes dans un but déterminé par l'action.

On aura remarqué qu'un certain flou entoure l'énoncé de la définition donnée par Canguilhem. Cela tient en réalité à la généalogie même du concept. Avant la régulation, il y a le régulateur. C'est le foie qui, dans l'exemple historique de régulation étudié par Claude Bernard, joue l'intermédiaire entre le sucre ingéré et le sucre du sang circulant, assurant une glycémie constante. Ce sont le lactose et la carence en glucose dont l'action combinée provoque l'induction de l'opéron lactose chez la bactérie... En fait, le régulateur est la « boîte noire » nécessaire pour expliquer que des variations exogènes ne se traduisent pas directement par les mêmes variations endogènes. Le régulateur est donc l'intermédiaire entre une cause et un effet qui n'obéissent pas à une relation linéaire. Et la régulation permet de penser ensemble des choses apparemment étrangères les unes aux autres.

La notion de régulation est donc issue d'un concept vague, qui trouve sa place lorsqu'on est confronté à une causalité non linéaire et demeure par conséquent difficile à intégrer à un cadre épistémologique classique. Une fois la « boîte noire » démontée, autrement dit une fois élucidée la dynamique déterminant la succession d'événements dont chacun est déterminé par le précédent, le recours à la notion de régulation devient inutile. L'émergence de la notion de régulation est finalement un bon « indicateur de difficulté conceptuelle » puisque son utilité disparaît avec les progrès de la théorie.

Auteur: Caroline PETIT
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