Structure en biologie E-Book

Encyclopaedia Universalis

• Herausgeber: Encyclopaedia Universalis
• Kategorie: Bildung
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 47

Veröffentlichungsjahr: 2016

Beschreibung

L'étude de la relation entre les structures et les fonctions est au cœur même de la biologie. Cette relation s'exprime chez les êtres vivants par l'adaptation des premières aux secondes et pose une série de problèmes absolument fondamentaux, comme les rapports entre causalité et finalité...

Leseprobe

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ISBN : 9782341004787

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Structure en biologie

Introduction

L’étude de la relation entre les structures et les fonctions est au cœur même de la biologie. Cette relation s’exprime chez les êtres vivants par l’adaptation des premières aux secondes et pose une série de problèmes absolument fondamentaux, comme les rapports entre causalité et finalité, analogie et homologie, perfectionnement structural et niveau évolutif, etc.

Depuis toujours, les approches plus ou moins subjectives ou philosophiques au problème des relations entre structures et fonctions « colorent » de manière variée les opinions des naturalistes sur ce problème. Depuis quelques décennies, pourtant, un point de vue mécaniciste affiné, quelque peu « technologique », a renouvelé les perspectives ; l’exploration systématique des voies possibles de relations entre structures et fonctions biologiques ainsi que leur comparaison avec les réalisations techniques conduisent peu à peu à une véritable « science des formes fonctionnelles » tout à fait générale. Ainsi, les données et les principes de la biologie et de la technologie effectuent-ils peu à peu leurs synthèses, à un niveau plus ambitieux qu’un simple unitarisme mécaniciste de principe. Le développement de cette « science des formes » va de pair avec celui de la théorie de l’information qui, elle aussi, s’applique à la biologie (information génétique) comme à la technologie (communications électroniques, par exemple). Les développements récents de la bionique, de la cybernétique ou de l’engineering médical, par exemple, sont parmi les premières conséquences d’une réflexion « totale » sur les relations entre structures et fonctions, englobant aussi bien la biologie au sens large que les aspects les plus divers des techniques.

Armand de RICQLÈS

1. Structure et fonction dans la théorie des systèmes

Pour comprendre la nature des liens qui unissent la structure et la fonction d’un objet quelconque, il est nécessaire de préciser d’abord le contenu des concepts ainsi associés. On sait que la notion de structure est utilisée dans de nombreuses disciplines, dans des acceptions souvent différentes et parfois contradictoires. Pour éviter cet écueil, il semble utile de définir au préalable ce que l’on entend par système, car les deux concepts de système et de structure, qu’il est bon de ne pas confondre, ne peuvent pas non plus être totalement disjoints. En réalité, la notion de système englobe et recouvre celle de structure.

• Qu’est-ce qu’un système ?

Le concept de système peut être défini comme correspondant à un ensemble d’éléments qui interagissent entre eux et, éventuellement, avec le milieu extérieur. Quant à celui de structure, on constate, en cherchant à dégager le substratum commun à ses diverses acceptions, qu’il correspond à ce que l’on peut appeler le principe d’organisation de l’objet considéré. Le terme même de principe indique bien qu’il ne s’agit pas de la description complète de l’objet, mais seulement des données qui permettent de dire que cet objet est organisé, qu’il n’est pas constitué de parties équivalentes et en quelque sorte indiscernables. Si donc on part de l’ensemble des données qui définissent complètement un système, la définition de la structure sera obtenue par réduction à partir de celle du système.

Les éléments constitutifs d’un système peuvent être répartis en classes, tous les objets d’une même classe étant considérés comme équivalents du point de vue de leur comportement dans l’ensemble du système. Chaque classe est définie par un ensemble de caractéristiques auxquelles doivent satisfaire les éléments qu’elle contient. Il existe bien entendu un lien univoque, explicité ou non, entre ces caractéristiques et le comportement des éléments ainsi définis. Pour décrire convenablement un système, il est nécessaire de prendre en compte autant de classes qu’il existe d’états discernables possibles pour les éléments constitutifs du système. Selon la finesse de la description souhaitée, les caractéristiques définissant les classes peuvent être plus ou moins nombreuses, et chaque classe peut correspondre à des valeurs discrètes ou à des gammes plus ou moins larges de valeurs pour les caractéristiques considérées. Parmi ces caractéristiques, on peut inclure les coordonnées spatiales des éléments lorsque l’étude envisagée l’exige.

Par exemple, en biologie, une cellule constitue un système biochimique dont les éléments sont des molécules très diverses (ADN, ARN, protéines, etc.). Ces molécules peuvent être réparties en classes d’équivalence, chacune des classes ne comportant à un instant donné que les molécules possédant les mêmes propriétés dans la cellule considérée. De même, une population de micro-organismes ou un tissu constituent des systèmes de cellules, ces dernières étant elles-mêmes des sous-systèmes du nouveau système plus vaste considéré. On peut aussi parler de l’organisme comme système d’organes, ou de populations d’organismes comme système écologique. Un même système peut, en principe, être décrit à des niveaux différents, selon la finesse adoptée pour la définition de ses éléments constitutifs (par exemple, population de bactéries décrite au niveau des micro-organismes ou au niveau des molécules constitutives de ceux-ci).

Par suite des interactions auxquelles ils participent, les éléments d’un système peuvent subir des transformations et passer ainsi successivement dans diverses classes d’équivalence. On dira alors que l’on a affaire à un système de transformation