Les scientifiques découvrent un paradoxe dans l'évolution – et cela pourrait devenir la prochaine règle de la biologie
La biologie compte une vingtaine de « règles », des généralisations larges sur le comportement ou la nature de l'évolution. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Californie du Sud (USC) proposent d'ajouter une nouvelle règle appelée « instabilité sélectivement avantageuse » (SAI), qui explore comment l'instabilité peut en réalité bénéficier une cellule et un organisme cellulaire. L'envers de cette « règle » est que la SAI peut aussi être un facteur clé dans des phénomènes comme les maladies et le vieillissement, ce qui signifie que comprendre ce processus pourrait aider à explorer ces mécanismes biologiques.
Dans les sciences, les règles et les lois nous aident à comprendre le monde qui nous entoure, qu'elles s'appliquent à des échelles cosmiques ou subatomiques. Cependant, dans le domaine biologique, les choses sont un peu plus complexes. La nature est souvent pleine d'exceptions biologiques, et les « règles de la biologie » sont donc considérées comme des généralisations plutôt que des faits absolus expliquant toute forme de vie connue.
Parmi ces généralisations, on trouve par exemple la loi d'Allen, qui stipule que les formes corporelles des endothermes (animaux à sang chaud) s'adaptent aux conditions climatiques – une silhouette trapue aide à retenir la chaleur dans les climats froids, tandis qu'une silhouette élancée favorise la dissipation de la chaleur dans les climats chauds. Une autre « loi », connue sous le nom de règle de Bergmann, affirme que les espèces d'une lignée largement distribuée ont tendance à être plus grandes dans les climats froids et plus petites dans les climats chauds (bien que, comme pour la plupart des règles biologiques, il existe des exceptions).
Actuellement, une vingtaine de règles décrivent divers processus du monde naturel, et les chercheurs de l'USC espèrent en ajouter une nouvelle. À première vue, cette nouvelle règle – appelée « instabilité sélectivement avantageuse » (SAI) – semble défier les hypothèses fondamentales de la vie en général, remettant en question l'idée que la vie recherche la stabilité et la conservation des ressources.
Alors que la nature tend effectivement vers la stabilité (c'est une des raisons pour lesquelles on observe tant de formes hexagonales dans la nature, comme les alvéoles d'abeilles ou les yeux d'insectes), John Towers, biologiste moléculaire à l'USC, soutient que l'instabilité des composants biologiques comme les protéines et les gènes peut en réalité être bénéfique pour les cellules. L'étude a été publiée la semaine dernière dans la revue Frontiers in Aging.
« Même les cellules les plus simples contiennent des protéases et des nucléases et dégradent régulièrement leurs protéines et ARN pour les remplacer, ce qui indique que la SAI est essentielle à la vie », a déclaré Towers dans un communiqué de presse. « Cela peut favoriser le maintien à la fois d'un gène normal et d'une mutation génétique dans une même population cellulaire, si le gène normal est favorable dans un état cellulaire et que la mutation est favorable dans un autre état. »
Ces états permettent une plus grande diversité génétique, ce qui peut à son tour rendre les organismes plus adaptables. De nombreux composants cellulaires ont également une durée de vie courte, ce qui favorise en réalité la santé cellulaire. Cela suggère que la SAI dans ces composants est une fonction biologique nécessaire.
Bien sûr, l'instabilité présente aussi des inconvénients. Ce processus de mutation instable, qui consomme de l'énergie, peut introduire des cellules délétères contribuant au vieillissement, tout en provoquant d'autres types de dommages et dysfonctionnements.
« Le vieillissement s'est avéré difficile à définir, mais la plupart des définitions incluent une probabilité accrue de mort avec l'âge et une diminution de la fitness reproductive avec l'âge », indique l'article. « La SAI peut engendrer un coût pour le réplicateur en termes d'énergie et/ou de matériaux, et ce coût pourrait être interprété comme favorisant le vieillissement. »
Un autre élément soutenant l'omniprésence de la SAI et sa candidature en tant que nouvelle « règle de la biologie » est qu'elle apparaît dans d'autres concepts bien connus, comme la théorie du chaos et les idées de « conscience cellulaire ». Pour cette raison – ainsi que ses liens avec des processus biologiques fondamentaux comme le vieillissement – comprendre les mécanismes internes de la SAI pourrait aider les biologistes à explorer la vie cellulaire sous un tout nouvel angle.
