indéterminisme

Pour Démocrite les atomes avaient perdu des qualités telles que couleur, le goût, etc. Ils n'occupaient plus que l'espace. Mais les assertions géométriques sur les atomes étaient admissibles et ne nécessitaient aucune autre analyse. Dans la physique moderne, les atomes perdent cette dernière propriété, ils possèdent pas plus de qualités géométriques que la couleur, le goût, etc. L'atome de la physique moderne ne peut être symbolisé que par une équation différentielle partielle dans un espace multidimensionnel abstrait. Seule l'expérience d'un observateur force l'atome à indiquer une position, une couleur et une quantité de chaleur. Toutes les qualités de l'atome de la physique moderne sont dérivées, il n'existe pas de propriétés physiques immédiates et directes, c'est-à-dire tout type de conception visuelle que nous pourrions concevoir est de fait défectueux. Une compréhension du "premier ordre" est, je dirais presque par définition, impossible pour le monde des atomes.

Auteur: Heisenberg Werner Karl

Info: Problèmes philosophiques de la science nucléaire, trans. F. C. Hayes, 1952, 38

[ quantique ] [ historique ]

métaphysique

Le centre de la croix est donc le point où se concilient et se résolvent toutes les oppositions ; en ce point s’établit la synthèse de tous les termes contraires, qui, à la vérité, ne sont contraires que suivant les points de vue extérieurs et particuliers de la connaissance en mode distinctif. Ce point central correspond à ce que l’ésotérisme islamique désigne comme "Station divine", qui est "celle qui réunit les contrastes et les antinomies" (El-maqâmul-ilahî, huwa maqâm ijtimâ ed-diddaîn) ; c’est ce que la tradition extrême-orientale, de son côté, appelle l’"Invariable Milieu" (Tchoungyoung), qui est le lieu de l’équilibre parfait, représenté comme le centre de la "roue cosmique", et qui est aussi, en même temps, le point où se reflète directement l’"Activité du Ciel". Ce centre dirige toutes choses par son "activité non agissante" (wei wou-wei), qui, bien que non-manifestée, ou plutôt parce que non-manifestée, est en réalité la plénitude de l’activité, puisque c’est celle du Principe dont sont dérivées toutes les activités particulières ; c’est ce que Lao-tseu exprime par ces termes : "Le Principe est toujours non-agissant, cependant tout est fait par lui". 

Auteur: Guénon René

Info: Dans "Le symbolisme de la croix"

[ immanence-transcendance ] [ religions comparées ] [ éternel indiscriminé ] [ symbole ]

fréquences

Un musicien écoutant un concert peut, bien sûr, rêver à des milliers de sujets différents, mais un domaine de réflexion réunira de façon fructueuse ses intérêts scientifiques et esthétiques. Il peut, en effet, retracer l'histoire d'une bonne partie de la physique mathématique à travers l'étude de la musique et des instruments qui la font. Déjà, à l'époque de Pythagore (Vie siècle avant J. C.) on avait inventé la gamme harmonique qui porte le nom de gamme de Pythagore. Sur cette gamme, les hauteurs des notes correspondent aux vibrations des cordes de harpes, dont les longueurs varient comme ½, 1/3, etc. Au XVII siècle, l'étude de la vibration des cordes par l'abbé Marin Mersenne, un correspondant de Descartes, constitua la base des recherches sur les équations aux dérivées partielles et leurs applications, travail dont les racines se trouvent dans les oeuvres de grands mathématiciens comme Daniel Bernouilli et Jean le Rond d'Alembert au XVIIIe siècle. Hermann von Helmolz, au XIXe siècle, consacra une grande partie de son immense talent à l'étude des systèmes vibratoires ; Lord Rayleigh, le grand physicien anglais contemporain, étudia le même problème : il a laissé une Théorie du son qui est un classique.

Auteur: Collectif

Info: Sons et musique

[ historique ] [ mathématiques ]

monde matheux

Furieuse, la bête se tordit et agita ses intégrales itérées sous les coups polynomiaux du roi, s'effondra en une série infinie de termes indéterminés, puis se releva en s'élevant à la puissance n, mais le roi l'assomma tellement de différentielles et de dérivées partielles que ses coefficients de Fourier s'annulèrent tous (voir le lemme de Riemann), et dans la confusion qui s'ensuivit, les constructeurs perdirent complètement de vue à la fois le roi et la bête. Ils firent donc une pause, se dégourdirent les jambes, burent une gorgée de la cruche de Leyde pour reprendre des forces, puis se remirent au travail et recommencèrent depuis le début, en déployant cette fois tout leur arsenal de matrices tensorielles et de grands ensembles canoniques, attaquant le problème avec une telle ferveur que le papier même se mit à fumer. Le roi se précipita avec toutes ses coordonnées cruelles et ses valeurs moyennes, trébucha dans une sombre forêt de racines et de logarithmes, dut faire marche arrière, puis rencontra la bête sur un champ de nombres irrationnels (F1) et la frappa si durement qu'elle tomba de deux décimales et perdit un epsilon, mais la bête glissa autour d'une asymptote et se cacha dans un espace de phase orthogonal à n dimensions, subit une expansion et sortit, fumant de manière factorielle, et tomba sur le roi et lui causa une blessure cuisante. Mais le roi, sans se décourager, enfila sa cotte de mailles de Markov et tous ses paramètres imperméables, porta son incrément Δk à l'infini et asséna à la bête un véritable coup booléen, l'envoyant rouler à travers un axe des x et plusieurs parenthèses - mais la bête, préparée à cela, baissa ses cornes et... vlan ! -Les crayons volèrent comme des fous au travers des fonctions transcendantes et des transformations à double figure, et lorsqu'enfin la bête se rapprocha et que le roi fut à terre, les constructeurs se levèrent d'un bond, dansèrent une gigue, rirent et chantèrent en déchirant tous leurs papiers en lambeaux, à la grande surprise des espions perchés dans le lustre - perchés en vain, car ils n'étaient pas initiés aux subtilités des mathématiques supérieures et n'avaient donc aucune idée de la raison pour laquelle Trurl et Klapaucius criaient maintenant, encore et encore, "Hourra ! Victoire !!!"

Auteur: Lem Stanislaw

Info: La Cyberiade

[ incompréhensible ] [ humour ] [ littéraire ]

niveaux de manifestation de l'être

Nous ferons remarquer ensuite que qui dit "secte" dit nécessairement, par l’étymologie même du mot, scission ou division ; et, effectivement, les "sectes" sont bien des divisions engendrées, au sein d’une religion, par des divergences plus ou moins profondes entre ses membres. Par conséquent, les "sectes" sont forcément multiplicité, et leur existence implique un éloignement du principe, dont l’ésotérisme est au contraire, par sa nature même, plus proche que la religion et plus généralement l’exotérisme, même exempts de toute déviation. C’est en effet par l’ésotérisme que s’unifient toutes les doctrines traditionnelles, au-delà des différences, d’ailleurs nécessaires dans leur ordre propre, de leurs formes extérieures ; et, à ce point de vue, non seulement les organisations initiatiques ne sont point des "sectes", mais elles en sont même exactement le contraire.

En outre, les "sectes", schismes ou hérésies, apparaissent toujours comme dérivées d’une religion donnée, dans laquelle elles ont pris naissance, et dont elles sont pour ainsi dire comme des branches irrégulières. Au contraire, l’ésotérisme ne peut aucunement être dérivé de la religion ; là même où il la prend pour support, en tant que moyen d’expression et de réalisation, il ne fait pas autre chose que de la relier effectivement à son principe, et il représente en réalité, par rapport à elle, la Tradition antérieure à toutes les formes extérieures particulières, religieuses ou autres. L’intérieur ne peut être produit par l’extérieur, non plus que le centre par la circonférence, ni le supérieur par l’inférieur, non plus que l’esprit par le corps ; les influences qui président aux organisations traditionnelles vont toujours en descendant et ne remontent jamais, pas plus qu’un fleuve ne remonte vers sa source. Prétendre que l’initiation pourrait être issue de la religion, et à plus forte raison d’une "secte", c’est renverser tous les rapports normaux qui résultent de la nature même des choses ; et l’ésotérisme est véritablement, par rapport à l’exotérisme religieux, ce qu’est l’esprit par rapport au corps, si bien que, lorsqu’une religion a perdu tout point de contact avec l’ésotérisme, il n’y reste plus que "lettre morte" et formalisme incompris, car ce qui la vivifiait, c’était la communication effective avec le centre spirituel du monde, et celle-ci ne peut être établie et maintenue consciemment que par l’ésotérisme et par la présence d’une organisation initiatique véritable et régulière.

Auteur: Guénon René

Info: Dans "Aperçus sur l'initiation", Éditions Traditionnelles, 1964, page 75

[ logique d'émanation ]

combat

Furieuse, la bête se cabra et a tortilla ses intégrales itérées sous les coups polynomiaux du roi, s'écroula en une série infinie de termes indéterminés, puis se releva, montant à la puissance n, mais le roi l'avait tellement abreuvée de différentielles et de dérivées partielles que ses coefficients de Fourier s'annulèrent tous (voir le lemme de Riemann), et dans la confusion qui s'en suivit, les constructeurs perdirent complètement de vue tant le roi que la bête. Ils firent donc une pause, se dégourdirent les jambes, burent une gorgée de la cruche de Leyde pour reprendre des forces, puis se remirent au travail et recommencèrent depuis le début, en déployant cette fois tout leur arsenal de matrices tensorielles et de grands ensembles canoniques, attaquant le problème avec une telle ferveur que le papier même se mit à fumer. Le roi, s'étant précipité avec toutes ses coordonnées cruelles et ses valeurs moyennes, trébucha dans une sombre forêt de racines et de logarithmes, et dut faire marche arrière, puis il rencontra la bête sur un champ de nombres irrationnels (F1) et la frappa si durement qu'elle perdit deux décimales et un epsilon, mais la bête avait glissé autour d'une asymptote pour se cacher dans un espace de phase orthogonal à n dimensions, puis, ayant subi une expansion elle en ressortit, fumante de manière factorielle, et elle tomba sur le roi pour le blesser de manière passagère. Mais le roi, sans se décourager, revêtit sa cotte de mailles de Markov et tous ses paramètres imperméables, puis porta son incrément Δk à l'infini et asséna à la bête un véritable uppercut booléen, la faisant tituber à travers un axe des x et plusieurs parenthèses - mais la bête, préparée à cela, a abaissé ses cornes et... VLAN ! - Les crayons s'éparpillèrent comme des fous à travers les fonctions transcendantes et les doubles transformations, et lorsque la bête se rapprocha enfin alors que le roi était mis à terre pour le compte, les constructeurs se levèrent d'un bond, dansèrent une gigue, en riant et chantant, déchirant tous leurs papiers en lambeaux, à la grande surprise des espions juchés dans le lustre - perchés là en vain, car ils n'étaient pas initiés aux subtilités des mathématiques supérieures et n'avaient donc aucune idée de la raison pour laquelle Trurl et Klapaucius criaient maintenant, encore et encore, "Hourra ! Victoire !!!"

Auteur: Lem Stanislaw

Info: The Cyberiad

[ monde mathématique ] [ humour ] [ complexité ]

évolutionisme

Ceci nous amène à nous interroger sur les raisons qui plaident en faveur de cette nouvelle théorie de la trans-mutation. Le commencement des choses se trouve nécessairement dans l'obscurité, au-delà des limites de la preuve, tout en restant à l'intérieur de celles de la conjecture ou de l'inférence analogique. Pourquoi ne pas s'en tenir à l'opinion habituelle, que toutes les espèces furent créées directement, et non indirectement, d'après leurs genres respectifs, tels que nous les voyons aujourd'hui, et cela d'une manière qui, dépassant notre entendement, renverra intuitivement au surnaturel ? Pourquoi cette recherche continuelle de "l'inaccessible et de l'obscur", ces efforts anxieux, surtout depuis quelques années, des naturalistes et des philosophes de diverses écoles et de diverses tendances, pour pénétrer ce que l'un d'eux appelle "le mystère des mystères", c'est-à-dire l'origine des espèces ? A cette question, en général, on peut trouver une réponse suffisante dans l'activité de l'intellect humain, "le désir délirant, mais divin, de savoir", stimulé comme il l'a été par son propre succès dans le dévoilement des lois et des processus de la nature inorganique, dans le fait que les principaux triomphes de notre époque en science physique ont consisté à tracer des liens là où aucun n'avait été identifié auparavant, à ramener des phénomènes hétérogènes à une cause ou à une origine commune, d'une manière tout à fait analogue à celle qui consiste à ramener des espèces supposées indépendantes à une origine ultime commune ; ainsi, et de diverses autres manières, à étendre largement et légitimement le domaine des causes secondaires. Il est certain que l'esprit scientifique d'une époque qui considère le système solaire comme issu d'une masse fluide commune en rotation, qui, par la recherche expérimentale, en est venu à considérer la lumière, la chaleur, l'électricité, le magnétisme, les affinités chimique et la puissance mécanique comme des variétés ou des formes dérivées et convertibles d'une seule force, plutôt que comme des espèces indépendantes, qui a réuni les types de matière dits élémentaires, tels que les métaux, dans des groupes apparentés, et qui a soulevé la question de savoir si les membres de ces groupes pouvaient être des espèces indépendantes, est en droit de s'attendre à ce qu'il en soit ainsi, et qui pose la question de savoir si les membres de chaque groupe ne sont pas de simples variétés d'une même espèce, tout en spéculant avec constance dans le sens d'une unité ultime de la matière, d'une sorte de prototype ou d'élément simple qui pourrait être pour les espèces ordinaires de matière ce que les protozoaires ou les cellules constitutives d'un organisme sont pour les espèces supérieures d'animaux et de plantes, on ne peut s'attendre à ce que l'esprit d'une telle époque laisse passer sans discussion l'ancienne croyance sur les espèces.

Auteur: Gray Asa

Info: Darwin on the Origin of Species", The Atlantic Monthly (juillet 1860),

[ historique ] [ tour d'horizon ] [ curiosité ] [ rationalisme monothéiste ] [ source unique ] [ matérialisme ]

famille de mots

Le mot "globe" est assez tardif. Selon le Bloch & Von Warburg, il apparaît au XIVè s., est usuel au  XVIIè s. où il a déjà les acceptions principales d’un "corps sphérique, ou sphéroïdal".

À la différence de la sphère ou de la boule, qui s’accompagnent d’une exacte définition géométrique, le globe est une approximation, usitée en géographie, en astronomie et en anatomie ("globe utérin").

"Global" quant à lui est attesté pour la première fois en 1840, soit en pleine révolution industrielle, ce qui n’est sans doute pas un hasard.

Selon le Gaffiot, globus désigne une masse, un amas, un amoncellement. Tacite parle de globus nubium, "amas de nuages". C’est aussi, on s’en souvient,  l’une des acceptions de la Gestion, déployée à partir de la racine gerere, qui désigne la "masse", le "tas". Congerere, c’est "entasser", d’où les congères, les amas de neige portée par le vent.

L’étymologie de globus est différente de celle d’orbis, qui a aussi pour significations dérivées "la terre" (chez Ovide) et le monde. Car Orbis désigne, par opposition à la rotondité de globus, un cercle ou un disque plat ou creux (selon le Dictionnaire étymologique de la langue latine de Ernout et Meillet). Orbis désigne la courbure, un mouvement circulaire, et bien entendu la révolution d’un astre. Et, comme si orbis assumait la perte de matière à quoi le conduit le creux de son acception initiale, c’est un terme spontanément métaphorique, qui peut désigner le cours circulaire d’événements, le tour d’une discussion (chez Cicéron) ; per omnes in orbem imperium ibat, chez Tite-Live, signifie "l’autorité se transmettait à tous en faisant le tour"… Orbis suggère le creux, globus le dense, la foule, et le peloton en langage militaire.

La distinction est subtile, mais elle a son importance.

Ce qu’il importe de comprendre, pour commencer, c’est que le globe, contrairement au cercle, est une vague vue de l’esprit. Le cercle est une notion bien définie, il désigne une forme précise, calculable et manipulable par et pour le calcul, tandis que le globe est une pure évaluation. Or, comme si l’idée de globe souffrait de son approximation initiale,  elle ne peut s’appliquer à la "Terre" qu’en faisant abstraction de son abstraction même. Concevoir "la Terre" comme "globe" (je dis "la Terre" par commodité, pour employer une expression triviale, qui elle-même est déjà la conséquence d’une façon globale d’envisager le monde), au sens d’une sphère artificielle sur laquelle le regard se pose en surplomb et que l’on manipule à son gré en la faisant tourner sur son axe, c’est s’engager à maintenir l’intégrale intégrité du monde que l’on conçoit ainsi, ce à quoi on ne peut parvenir qu’en faisant abstraction de tout ce qui risquerait de récuser cette intégrité.

Et les exemples de ce qui récuse cette intégrité abondent. Ainsi  l’énonciation de Wittgenstein, dans le Tractatus logico-philosophicus, selon qui  "le monde se dissout en faits". Le monde wittgensteinien est incompatible avec une conception du monde comme "globe".

Auteur: Zagdanski Stéphane

Info: https://laggg2020.substack.com/p/gober-le-globe-les-romains-les-bretons

[ historique ] [ impact conceptuel ]

procréation médicalement assistée

La PMA est promise à devenir l’une de ces techniques qu’on utilise par défaut, à avoir la destinée de l’automobile : plus les gens l’utilisent, plus elle est rentable pour ceux qui la promeuvent et la produisent (eu égard aux infrastructures et institutions nécessaires à son fonctionnement), mais moins elle est utile, c’est-à-dire efficace pour satisfaire les besoins (la voiture allonge les distances, ralentit les déplacements par rapport au temps investi dans son coût et réduit les possibilités de déplacement aux trajets prévus par l’infrastructure, tout en rendant impossibles ou problématiques les autres modes de déplacements). Une telle technique devient aussi de plus en plus indispensable : on ne peut pas s’en passer parce qu’il n’y a plus d’alternatives instituées.

Dans le film Gattaca (1997), des parents décident de faire un enfant de manière "naturelle", c’est-à-dire sans PMA et sans modification des gènes de l’embryon par thérapie génique ; l’enfant né de cette union est parfaitement normal, cependant que dans la société où il naît, l’immense majorité des gens choisissent de modifier leur enfant pour qu’il soit conforme aux critères socialement en vigueur, autrement dit qu’il soit génétiquement compétitif (d’autant qu’il est un investissement).
L’enfant "naturel" se retrouve rejeté des institutions comme anormal, fut-ce parce qu’il ne peut plus être assuré et parce que sa santé présente un risque statistiquement indéfendable pour un employeur. Même les enfants modifiés se retrouvent hiérarchisés en fonction des modifications apportées, des investissements consentis (donc des revenus) des parents, et, finalement, ces mêmes enfants n’ont pas plus de chance qu’auparavant de s’en tirer mieux, puisque leur avantage génétique est comparatif, donc relatif aux normes et modes en vigueur – la technique est dès lors devenue aussi indispensable (c’est-à-dire, au fond, obligatoire) qu’inutile. Ce film met admirablement en scène le processus en jeu dans ces techniques génétiques et le résultat que les choix individuels peuvent avoir sur le fonctionnement global, structurel d’une société.

Le scénario est le suivant : plus les gens vont (pouvoir) utiliser la PMA, moins elle va être chère et plus elle sera techniquement confortable (son principal défaut actuel étant d’être une procédure très lourde et encore fort souvent inefficace), ce qui entraînera plus de gens à l’utiliser et donc plus d’offres de services dans une véritable gamme de produits dérivés, souvent bien plus intéressantes que le produit de base, et déjà très avancées techniquement, telles que le dépistage pré-préimplantatoire et les thérapies géniques germinales (impossibles in utero), ou encore la possibilité, encore à l’étude, du développement de l’embryon hors de l’utérus.

En amont – et sans parler de ce qui concerne la loi, les mentalités, les représentations sociales et la demande –, son infrastructure nécessite des laboratoire, des techniciens et des institutions hospitalières spécialisées, répondant pour partie à des besoins-prétextes bien réels (la pollution chimique amenant de plus en plus de cas de stérilité ou de déficiences spermatiques), ainsi que du sperme (bientôt peut-être des ovules, puisque l’on est en passe d’utiliser un seul ovule pour créer plusieurs gamètes) et tout le travail de classification et de rentabilité autour de sa récolte et de sa distribution.

En aval, ce dispositif conduira à l’utilisation de larges produits dérivés (thérapies géniques, DPI, voire utérus artificiel, etc.), à des techniques de conservation des spermatozoïdes ou des gamètes, ou encore à l’utilisation des embryons surnuméraires à des fins de recherches (qui concernent souvent les techniques dérivées) ou pour la production de cellules souches. Or, à des degrés divers, tout cela est en ordre de bataille : notamment, en aval, le DPI et, désormais, les thérapies géniques (grâce au développement récent de l’outil "crispr cas 9") sont parfaitement au point, même s’il reste des limites (énormes) dans la connaissance des interactions entre gènes, de leur activation ; et la recherche sur les utérus artificiels – qui a notamment pour prétexte le sauvetage des grands prématurés – avance à grands pas.

La consommation de la PMA est le nœud du processus : son augmentation rendra l’infrastructure en amont rentable et plus efficace, et nourrira les produits dérivés, les rendant, là encore, plus rentables et plus efficaces. De plus, concourant avec la panique hygiéniste à laquelle se réduit actuellement la question environnementale, on fait du désir d’enfant un droit à assouvir (comme, par exemple, on en a fait un de l’accès à l’Internet) et un enjeu d’égalité ou de non-discrimination : on légitime, on adoube la technologie, pendant que tout le reste de la structure technique (la pollution qui rend stérile) et économique (les exigences de production et de consommation qui tendent à faire de la naissance de l’enfant un obstacle imprévisible et difficile à gérer s’il n’est pas planifié) la rendent "utile".

Auteur: Dufoing Frédéric

Info: https://linactuelle.fr/index.php/2020/01/22/pma-veritables-enjeux-frederic-dufoing/

[ enjeux sociétaux ] [ marchandisation du vivant ] [ big pharma ] [ fuite en avant ]

bio-évolution

La "tectonique" des chromosomes révèle les secrets de l'évolution des premiers animaux

De grands blocs de gènes conservés au cours de centaines de millions d'années d'évolution permettent de comprendre comment les premiers chromosomes animaux sont apparus.

De nouvelles recherches ont montré que des blocs de gènes liés peuvent conserver leur intégrité et être suivis au cours de l'évolution. Cette découverte est à la base de ce que l'on appelle la tectonique des génomes (photo).

Les chromosomes, ces faisceaux d'ADN qui se mettent en scène dans le ballet mitotique de la division cellulaire, jouent un rôle de premier plan dans la vie complexe. Mais la question de savoir comment les chromosomes sont apparus et ont évolué a longtemps été d'une difficulté décourageante. C'est dû en partie au manque d'informations génomiques au niveau des chromosomes et en partie au fait que l'on soupçonne que des siècles de changements évolutifs ont fait disparaître tout indice sur cette histoire ancienne.

Dans un article paru dans Science Advances, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Daniel Rokhsar, professeur de sciences biologiques à l'université de Californie à Berkeley, a suivi les changements survenus dans les chromosomes il y a 800 millions d'années.  Ils ont identifié 29 grands blocs de gènes qui sont restés identifiables lors de leur passage dans trois des plus anciennes subdivisions de la vie animale multicellulaire. En utilisant ces blocs comme marqueurs, les scientifiques ont pu déterminer comment les chromosomes se sont fusionnés et recombinés au fur et à mesure que ces premiers groupes d'animaux devenaient distincts.

Les chercheurs appellent cette approche "tectonique du génome". De la même manière que les géologues utilisent leur compréhension de la tectonique des plaques pour comprendre l'apparition et le mouvement des continents, ces biologistes reconstituent comment diverses duplications, fusions et translocations génomiques ont créé les chromosomes que nous voyons aujourd'hui.

Ces travaux annoncent une nouvelle ère de la génomique comparative : Auparavant, les chercheurs étudiaient des collections de gènes de différentes lignées et décrivaient les changements une paire de bases à la fois. Aujourd'hui, grâce à la multiplication des assemblages de chromosomes, les chercheurs peuvent retracer l'évolution de chromosomes entiers jusqu'à leur origine. Ils peuvent ensuite utiliser ces informations pour faire des prédictions statistiques et tester rigoureusement des hypothèses sur la façon dont les groupes d'organismes sont liés.

Il y a deux ans, à l'aide de méthodes novatrices similaires, M. Rokhsar et ses collègues ont résolu un mystère de longue date concernant la chronologie des duplications du génome qui ont accompagné l'apparition des vertébrés à mâchoires. Mais l'importance de cette approche n'est pas purement rétrospective. En faisant ces découvertes, les chercheurs apprennent les règles algébriques simples qui régissent ce qui se passe lorsque les chromosomes échangent des parties d'eux-mêmes. Ces informations peuvent orienter les futures études génomiques et aider les biologistes à prédire ce qu'ils trouveront dans les génomes des espèces qui n'ont pas encore été séquencées.

"Nous commençons à avoir une vision plus large de l'évolution des chromosomes dans l'arbre de la vie", a déclaré Paulyn Cartwright, professeur d'écologie et de biologie évolutive à l'université du Kansas. Selon elle, les scientifiques peuvent désormais tirer des conclusions sur le contenu des chromosomes des tout premiers animaux. Ils peuvent également examiner comment les différents contenus des chromosomes ont changé ou sont restés les mêmes - et pourquoi - à mesure que les animaux se sont diversifiés. "Nous ne pouvions vraiment pas faire cela avant de disposer de ces génomes de haute qualité". 

Ce que partagent les anciens génomes

Dans l'étude publiée aujourd'hui, Rokhsar et une grande équipe internationale de collaborateurs ont produit le premier assemblage de haute qualité, au niveau des chromosomes, du génome de l'hydre, qu'ils décrivent comme un modèle de "vénérable cnidaire". En le comparant à d'autres génomes animaux disponibles, ils ont découvert des groupes de gènes liés hautement conservés. Bien que l'ordre des gènes au sein d'un bloc soit souvent modifié, les blocs eux-mêmes sont restés stables sur de longues périodes d'évolution.

Lorsque les scientifiques ont commencé à séquencer les génomes animaux il y a une vingtaine d'années, beaucoup d'entre eux n'étaient pas convaincus que des groupes de gènes liés entre eux sur les chromosomes pouvaient rester stables et reconnaissables au cours des éons, et encore moins qu'il serait possible de suivre le passage de ces blocs de gènes à travers pratiquement toutes les lignées animales.

Les animaux ont divergé de leurs parents unicellulaires il y a 600 ou 700 millions d'années, et "être capable de reconnaître les morceaux de chromosomes qui sont encore conservés après cette période de temps est étonnant", a déclaré Jordi Paps, un biologiste de l'évolution à l'Université de Bristol au Royaume-Uni.

"Avant de disposer de ces données sur les chromosomes entiers, nous examinions de petits fragments de chromosomes et nous observions de nombreux réarrangements", a déclaré M. Cartwright. "Nous supposions donc qu'il n'y avait pas de conservation, car les gènes eux-mêmes dans une région du chromosome changent de position assez fréquemment."

Pourtant, bien que l'ordre des gènes soit fréquemment remanié le long des chromosomes, Rokhsar a eu l'intuition, grâce à ses études antérieures sur les génomes animaux, qu'il y avait une relative stabilité dans les gènes apparaissant ensemble. "Si vous comparez une anémone de mer ou une éponge à un être humain, le fait que les gènes se trouvent sur le même morceau d'ADN semble être conservé", explique Rokhsar. "Et le modèle suggérait que des chromosomes entiers étaient également conservés". Mais cette notion n'a pu être testée que récemment, lorsque suffisamment d'informations génomiques à l'échelle du chromosome sur divers groupes d'animaux sont devenues disponibles.

Inertie génomique

Mais pourquoi des blocs de gènes restent-ils liés entre eux ? Selon Harris Lewin, professeur d'évolution et d'écologie à l'université de Californie à Davis, qui étudie l'évolution des génomes de mammifères, une des explications de ce phénomène, appelé synténie, est liée à la fonction des gènes. Il peut être plus efficace pour les gènes qui fonctionnent ensemble d'être physiquement situés ensemble ; ainsi, lorsqu'une cellule a besoin de transcrire des gènes, elle n'a pas à coordonner la transcription à partir de plusieurs endroits sur différents chromosomes. 

Ceci explique probablement la conservation de certains ensembles de gènes dont l'agencement est crucial : les gènes Hox qui établissent les plans corporels des animaux, par exemple, doivent être placés dans un ordre spécifique pour établir correctement le schéma corporel. Mais ces gènes étroitement liés se trouvent dans un morceau d'ADN relativement court. M. Rokhsar dit qu'il ne connaît aucune corrélation fonctionnelle s'étendant sur un chromosome entier qui pourrait expliquer leurs résultats.

(Ici une image décrit les différents types de fusion de chromosomes et l'effet de chacun sur l'ordre des gènes qu'ils contiennent.)

C'est pourquoi Rokhsar est sceptique quant à une explication fonctionnelle. Elle est séduisante ("Ce serait le résultat le plus cool, d'une certaine manière", dit-il) mais peut-être aussi inutile car, à moins qu'un réarrangement chromosomique ne présente un avantage fonctionnel important, il est intrinsèquement difficile pour ce réarrangement de se propager. Et les réarrangements ne sont généralement pas avantageux : Au cours de la méiose et de la formation des gamètes, tous les chromosomes doivent s'apparier avec un partenaire correspondant. Sans partenaire, un chromosome de taille inhabituelle ne pourra pas faire partie d'un gamète viable, et il a donc peu de chances de se retrouver dans la génération suivante. De petites mutations qui remanient l'ordre des gènes à l'intérieur des chromosomes peuvent encore se produire ("Il y a probablement une petite marge d'erreur en termes de réarrangements mineurs, de sorte qu'ils peuvent encore se reconnaître", a déclaré Cartwright). Mais les chromosomes brisés ou fusionnés ont tendance à être des impasses.

Peut-être que dans des groupes comme les mammifères, qui ont des populations de petite taille, un réarrangement pourrait se propager de façon aléatoire par ce qu'on appelle la dérive génétique, suggère Rokhsar. Mais dans les grandes populations qui se mélangent librement, comme celles des invertébrés marins qui pondent des centaines ou des milliers d'œufs, "il est vraiment difficile pour l'un des nouveaux réarrangements de s'imposer", a-t-il déclaré. "Ce n'est pas qu'ils ne sont pas tentés. C'est juste qu'ils ne parviennent jamais à s'imposer dans l'évolution."

Par conséquent, les gènes ont tendance à rester bloqués sur un seul chromosome. "Les processus par lesquels ils se déplacent sont tout simplement lents, sur une échelle de 500 millions d'années", déclare Rokhsar. "Même s'il s'est écoulé énormément de temps, ce n'est toujours pas assez long pour qu'ils puissent se développer".

( une image avec affichage de données montre comment des blocs de gènes ont eu tendance à rester ensemble même lorsqu'ils se déplaçaient vers différents chromosomes dans l'évolution de cinq premières espèces animales.)

L'équipe de Rokhsar a toutefois constaté que lorsque ces rares fusions de chromosomes se produisaient, elles laissaient une signature claire : Après une fusion, les gènes des deux blocs s'entremêlent et sont réorganisés car des "mutations d'inversion" s'y sont accumulées au fil du temps. En conséquence, les gènes des deux blocs se sont mélangés comme du lait versé dans une tasse de thé, pour ne plus jamais être séparés. "Il y a un mouvement entropique vers le mélange qui ne peut être annulé", affirme Rokhsar.

Et parce que les processus de fusion, de mélange et de duplication de blocs génétiques sont si rares, irréversibles et spécifiques, ils sont traçables : Il est très improbable qu'un chromosome se fracture deux fois au même endroit, puis fusionne et se mélange avec un autre bloc génétique de la même manière.

Les signatures de ces événements dans les chromosomes représentent donc un nouvel ensemble de caractéristiques dérivées que les biologistes peuvent utiliser pour tester des hypothèses sur la façon dont les espèces sont liées. Si deux lignées partagent un mélange de deux blocs de gènes, le mélange s'est très probablement produit chez leur ancêtre commun. Si des lignées ont deux ensembles de mêmes blocs de gènes, une duplication du génome a probablement eu lieu chez leur ancêtre commun. Cela fait des syntéries un "outil très, très puissant", a déclaré Oleg Simakov, génomiste à l'université de Vienne et premier auteur des articles. 

Empreintes digitales d'événements évolutifs

"L'un des aspects que je préfère dans notre étude est que nous faisons des prédictions sur ce à quoi il faut s'attendre au sein des génomes qui n'ont pas encore été séquencés", a écrit Rokhsar dans un courriel adressé à Quanta. Par exemple, son équipe a découvert que divers invertébrés classés comme spiraliens partagent tous quatre schémas spécifiques de fusion avec mélange, ce qui implique que les événements de fusion se sont produits chez leur ancêtre commun. "Il s'ensuit que tous les spiraliens devraient présenter ces schémas de fusion avec mélange de modèles", écrit Rokhsar. "Si l'on trouve ne serait-ce qu'un seul spiralien dépourvu de ces motifs, alors l'hypothèse peut être rejetée !".

Et d'ajouter : "On n'a pas souvent l'occasion de faire ce genre de grandes déclarations sur l'histoire de l'évolution."

Dans leur nouvel article Science Advances, Simakov, Rokhsar et leurs collègues ont utilisé l'approche tectonique pour en savoir plus sur l'émergence de certains des premiers groupes d'animaux il y a environ 800 millions d'années. En examinant le large éventail de vie animale représenté par les éponges, les cnidaires (tels que les hydres, les méduses et les coraux) et les bilatériens (animaux à symétrie bilatérale), les chercheurs ont trouvé 27 blocs de gènes hautement conservés parmi leurs chromosomes.

Ensuite, en utilisant les règles de fusion chromosomique et génétique qu'ils avaient identifiées, les chercheurs ont reconstitué les événements de mélange au niveau des chromosomes qui ont accompagné l'évolution de ces trois lignées à partir d'un ancêtre commun. Ils ont montré que les chromosomes des éponges, des cnidaires et des bilatériens représentent tous des manières distinctes de combiner des éléments du génome ancestral.

(Pour expliquer les 2 paragraphes précédents une image avec 3 schémas montre la fusion des chromosomes au début de l'évolution pou arriver au 27 blocs de gènes)

Une découverte stimulante qui a été faite est que certains des blocs de gènes liés semblent également présents dans les génomes de certaines créatures unicellulaires comme les choanoflagellés, les plus proches parents des animaux multicellulaires. Chez les animaux multicellulaires, l'un de ces blocs contient un ensemble diversifié de gènes homéobox qui guident le développement de la structure générale de leur corps. Cela suggère que l'un des tout premiers événements de l'émergence des animaux multicellulaires a été l'expansion et la diversification de ces gènes importants. "Ces anciennes unités de liaison fournissent un cadre pour comprendre l'évolution des gènes et des génomes chez les animaux", notent les scientifiques dans leur article.

Leur approche permet de distinguer de subtiles et importantes différences au niveau des événements chromosomiques. Par exemple, dans leur article de 2020, les chercheurs ont déduit que le génome des vertébrés avait subi une duplication au cours de la période cambrienne, avant que l'évolution ne sépare les poissons sans mâchoire des poissons avec mâchoire. Ils ont ensuite trouvé des preuves que deux poissons à mâchoires se sont hybridés plus tard et ont subi une deuxième duplication de leur génome ; cet hybride est devenu l'ancêtre de tous les poissons osseux.

John Postlethwait, génomicien à l'université de l'Oregon, souligne l'importance de la méthode d'analyse de l'équipe. "Ils ont adopté une approche statistique, et ne se sont pas contentés de dire : "Eh bien, il me semble que telle et telle chose s'est produite", a-t-il déclaré. "C'est une partie vraiment importante de leur méthodologie, non seulement parce qu'ils avaient accès à des génomes de meilleure qualité, mais aussi parce qu'ils ont adopté cette approche quantitative et qu'ils ont réellement testé ces hypothèses."

Ces études ne marquent que le début de ce que la tectonique des génomes et  ce que les syntagmes génétiques peuvent nous apprendre. Dans des prépublications récentes partagées sur biorxiv.org, l'équipe de Rokhsar a reconstitué l'évolution des chromosomes de grenouilles, et une équipe européenne s'est penchée sur l'évolution des chromosomes des poissons téléostéens. Une étude parue dans Current Biology a révélé une "inversion massive du génome" à l'origine de la coexistence de formes divergentes chez la caille commune, ce qui laisse entrevoir certaines des conséquences fonctionnelles du réarrangement des chromosomes.

L'hypothèse selon laquelle le mélange de ces groupes de liaisons génétiques pourrait être lié à la diversification des lignées et à l'innovation évolutive au cours des 500 derniers millions d'années est alléchante. Les réarrangements chromosomiques peuvent conduire à des incompatibilités d'accouplement qui pourraient provoquer la scission en deux d'une lignée. Il est également possible qu'un gène atterrissant dans un nouveau voisinage ait conduit à des innovations dans la régulation des gènes. "Peut-être que ce fut l'une des forces motrices de la diversification des animaux", a déclaré Simakov.

"C'est la grande question", a déclaré Lewin. "Il s'agit de véritables bouleversements tectoniques dans le génome, et il est peu probable qu'ils soient sans conséquence".

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/secrets-of-early-animal-evolution-revealed-by-chromosome-tectonics-20220202.Viviane Callier 2 février 2022

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