Les battements du temps

Tel est le sous-titre, depuis la rentrée de septembre 2011, d’une série de l’émission intitulée Sur les épaules de Darwin diffusée chaque samedi matin sur France Inter. Véritable ovni radiophonique, ce programme de vulgarisation scientifique ne se contente pas de narrer les grandes conquêtes de la science passée, il nous amène aux limites des connaissances actuelles tout en en racontant les cheminements, les ruptures, les déviations ou les arrêts. Lorsque cela peut s’avérer utile, les paroles des poètes ou des écrivains de tout temps font écho à l’aridité des connaissances ou leur beauté austère. Éminemment contemplative, cette émission est à conseiller à tous ceux qu’émeut la création scientifique.

Reaction diffusion from flight404 on Vimeo.


Dans les émissions des 17 et 24 septembre 2011, Jean-Claude Ameisen commence à nous parler des horloges circadiennes ; ce processus chimique qui permet à chaque cellule d’un organisme vivant, animal ou végétal, de se synchroniser à la durée d’un jour et d’une nuit. Mais la voie empruntée est indirecte. Elle passe, entre autres choses, par la migration des papillons monarques, entre le Canada et l’Amérique Centrale, puis par les dunes du désert saharien ou par la répartition des tâches sur le pelage du léopard. Elle passe également par le modèle de Turing. En 1952, Alan Turing, mathématicien anglais, célèbre pour ses travaux précurseurs dans ce qui deviendra l’informatique, invente un modèle pour rendre compte de la répétition de motifs stationnaires dans l’espace. Ainsi, comment expliquer la formation des dunes dans le désert saharien ? Certes, il y faut les vents et, selon leur orientation, leur dynamique ou leur force, le volume et la densité des grains de sable qui sont soulevés, emportés et finalement transportés. Mais si la mécanique de la formation des dunes est ainsi expliquée, il n’en va pas de même pour la forme des dunes et leur répétition. Pourquoi les dunes forment-elles des motifs, répétitifs et relativement identiques sans égard à la taille pour laquelle on peut ajouter un indice de croissance puis de décroissance. Turing se propose de répondre à la question en expliquant le phénomène par un modèle mathématique abstrait : on pose à l’intérieur d’une structure l’existence d’un principe d’auto-amplification pour un mécanisme précis qui se dédouble automatiquement, mais en raison inverse, en un processus de répression et d’annihilation progressive de ce même principe actif. Le premier principe actif démarre et se développe en raison de son activité, mais, une fois atteint un seuil critique, c’est un autre mécanisme, discrètement actif depuis qui va alors s’auto-amplifier et provoquer la résorption du premier principe. La répétition du phénomène varie selon les paramètres du système. Ainsi, lorsque le vent commence à soulever quelques grains de sable, et probablement en raison de l’espace topologique ainsi ouvert, c’est toujours plus de sable qui pourra être soulevé. Mais dès le départ, du fait qu’ils retombent, les grains de sable commencent à former un agrégat qui se consolide d’être protégé du vent par la « dune-mère ». La « dune-fille » se forme jusqu’à ce que le vent retrouve en celle-ci les conditions qu’il a trouvé dans la première dune. Dans ce modèle, le motif de la répétition périodique est mis en équation mais il s’agit ici d’une répétition spatiale. Le motif est reproduit dans la mesure où une direction est affecté à la répétition. Jean-Claude Ameisen nous dit qu’il ne s’agit là que de la quatrième classe de résultats auxquels le modèle permet d’arriver et que Turing a voulu attirer l’attention là-dessus parce qu’il recherchait une explication physique de la morphogénèse mais n’était pas assez versé en biologie pour en apercevoir la fécondité. En effet, il existe pour ce modèle une seconde classe de résultats qui permettent de reproduire le motif de la répétition mais, cette fois-ci, la répétition oscille dans un seul et même endroit de l’espace. Turing ne le savait pas mais il venait de trouver un modèle pour le fonctionnement des horloges circadiennes, chacune enclose dans les limites de la membrane cellulaire.

À la fin de l‘article consacré à la Nouvelle Alliance de Prigogine et Stengers, on était arrivé par d’autres détours à la création de formes à l’intérieur de processus physiques, ceux de la thermodynamique non-linéaire pour être précis, et on avait appris que l’irréversibilité du temps en était la condition. D’une part, le temps nous semblait réintroduit dans la matérialité des choses mais d’autre part, on ne comprenait pas encore ce qui faisait la spécificité du temps vivant. D’une part, on cassait l’idole du temps comme Englobant universel (condition a priori de l’expérience selon Kant) mais on perdait du même coup ce qui faisait du temps la condition de toute communauté (puisqu’en mettant le temps dans les choses, on introduisait autant de durées que de choses). L’existence des horloges circadiennes et le modèle de Turing viennent répondre aux questions laissées en suspens.

Les être vivants partageraient avec toutes les choses de l’univers la caractéristique d’être un assemblage de phénomènes de répétition périodique car qu’est-ce qu’une substance sinon la conservation d’une répétition depuis la nature quantique de la matière où les constituants sont identifiés soit par leur matière (ce qui se conserve) soit par leur rayonnement (ce qui oscille en termes énergétiques) jusqu’aux structures cristallines des métaux ou des flocons de neige ? Mais dans le domaine de la physique, la répétition est la condition d’un ordonnancement spatial de la matière à partir de prélèvements énergétiques dans un environnement extérieur. Si l’ordre obtenu peut être considéré comme une forme, c’est dans la mesure uniquement où il peut être intelligible en tant qu’ordre. Le temps est la mesure extrinsèque de cet ordre, il est l’abstraction qui en mettant en rapport deux phénomènes périodiques, l’un témoin ou métronome de l’autre, donne les conditions d’intelligibilité de la forme matérielle. Il en va tout autrement des organismes vivants pour autant qu’on les considère à partir des horloges circadiennes et qu’on conçoit celles-ci d’après le modèle de Turing. Ce que le modèle nous invite à penser revient à dire que la cellule vivante se distingue de la matière inerte par la capacité de disposer en soi de l’ingénierie moléculaire nécessaire pour non seulement produire et conserver en soi un phénomène périodique mais également par la dépendance que l’on devine entre la capacité à produire cette répétition et la conservation de la cellule elle-même. En sorte que le vivant constituerait une sorte d’occlusion dans la continuité de l’espace et la forme vivante aurait alors pour principe le tracé forcément complexe mais néanmoins intrinsèque de cette occlusion. Tandis qu’il nous fallait une période-témoin pour mesurer la périodicité d’un phénomène physique, nous sommes invités à penser que l’horloge circadienne joue le rôle du rythme-témoin qui conditionne la bonne effectuation des échanges énergétiques entre la cellule et son environnement. Ainsi, ce serait d’avoir le métronome en-soi qui donnerait à la cellule vivante un avantage qualitatif en complexité qui la distinguerait de la matière inerte.

Mais ce n’est pas tout : l’horloge circadienne reproduit le cycle d’un jour et d’une nuit. C’est-à-dire que le phénomène ne se contente pas d’opérer une occlusion de l’espace sur lui-même, il dimensionne en quelque sorte cette occlusion en fonction d’une période de nature astronomique. Tout se passe comme si chaque cellule d’un organisme vivant avait encodé en quelques processus biochimiques la révolution de la Terre autour du Soleil. Le préjugé anthropomorphique consisterait à penser qu’entre cet encodage forcément génétique et notre perception de l’alternance des jours et des nuits, il y aurait une sorte d’analogie : que la cellule goûte le crépuscule ou l’aube comme nous le faisons. C’est un préjugé pour la science mais c’est un puissant motif imaginaire pour nous donner et le goût et de la science et de l’univers. C’est que la découverte des rythmes circadiens s’est réalisée en observant comment une de ces fleurs, qui referment leurs pétales la nuit venue et les ouvrent durant le jour, continuait indifféremment son effort cyclique si elle était mise dans l’obscurité totale plusieurs jours durant. Autrement dit, la cellule n’attend pas une information de la lumière environnante pour s’activer. C’est le rythme en soi qui est encodé, sans plus aucune référence à ce qui en fait la matérialité. Pourtant, à des échelles de complexité plus importantes, la lumière ambiante revient jouer un rôle. On connaît ainsi la difficulté que représente pour l’organisme l’exposition aux rythmes circadiens déséquilibrés tels qu’ils existent près des pôles. On sait moins que nos organismes restent sensibles à la lumière et se synchronisent grâce à , y compris dans les cas de cécité visuelle. Il est démontré, c’est Jean-Claude Ameisen qui poursuit, que les cellules nerveuses qui reçoivent l’information visuelle adressée aux horloges circadiennes ne sont pas les mêmes que celles qui sont employés pour la vue. Il est probable que la synchronisation extérieure par le moyen de la lumière soit un processus tardif de l’évolution naturelle et soit particulièrement destinée aux organismes les plus complexes caractérisés par de puissants mouvements énergétiques (comme celui de la fatigue par exemple, ou de l’ennui). En effet, dans nos organismes, l’activation et la régulation des horloges circadiennes n’est pas uniquement dépendantes du rythme encodé au tout début de l’évolution naturelle mais n’est pas non plus le fait pour chacune des cellules d’être sensible à la lumière ambiante. Au cours de l’évolution, des centres intermédiaires se sont constitués impliquant le système neuronal. C’est en un de ces centres que la lumière est perçue et qu’à partir de là une cascade de réponses chimiques sont induites visant à assister le fonctionnement des horloges circadiennes à l’intérieur des cellules qui sont en relation avec ce centre. L’expérience du décalage horaire montre bien comment il ne suffit pas d’être informé de l’alternance pour être automatiquement réglé sur elle. La fatigue provoquée ici donne un indice de la réorganisation de la machinerie cellulaire en son entier. La merveille est en ceci qu’il n’y a donc pas un seul centre, par exemple situé derrière les yeux et déversant la « lumière » par l’entremise du cerveau à l’ensemble de l’organisme. Ce centre existe bien mais il y en a d’autres. Dans le foie par exemple. Ici Jean-Claude Ameisen ne va pas plus loin mais on peut le croire. Toujours est-il que pour des organismes complexes, dont les nôtres capables d’ajouter à la durée vécue une surlinéarité temporelle extraite de toute matérialité, le temps cellulaire est aussi un temps communautaire. Il nous restera à explorer l’écart entre le temps communautaire cellulaire du vivant et celui dans lequel nous nous réfugions un peu vite en gardant à l’esprit qu’il est impossible de rabattre l’un sur l’autre sans tomber dans le préjugé anthropocentrique.

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