Un rêve devenu réalité
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Un rêve devenu réalité
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Publié le 19 Juin 2018 à 00H00
Modifié le 19 novembre 2018
Par RENAUD PERSIAUX
Reproduire la vie : l'ambition paraît folle et pourtant, aujourd'hui, elle n'est plus absurde pour la science.Le fruit d'une longue quête, faite de tâtonnements et de grandes découvertes, au croisement de trois disciplines : biologie, informatique et cybernétique.
Un article issu du n°245 de Science & Vie
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C’est l’un des plus vieux rêves de l’humanité : reproduire la vie. Un rêve que les chercheurs rendent désormais plus concret, grâce aux immenses progrès de la biologie moléculaire. Certains s’acharnent à simplifier les êtres vivants les plus petits pour n’en retenir que les éléments essentiels à la vie : c’est l’approche descendante, adoptée par le très médiatique Craig Venter (voir p. 118). D’autres tentent patiemment de reconstituer, ex nihilo , les étapes qui permettent d’obtenir la vie en partant de molécules rudimentaires, comme les acides aminés : c’est l’approche ascendante, qui conduit à des projets plus modestes de modifications ou de réplication d’ADN dans une vésicule. Réussiront-ils? L’avenir le dira. Mais leur objectif, en tous les cas, ne paraît plus aujourd’hui absurde pour la science.
L’abandon progressif, durant tout le XIXe siècle, du vitalisme qui supposait l’existence d’un fluide vital spécifique aux tissus vivants, a en effet préparé les esprits, en favorisant une approche matérialiste de la vie (voir p. 28). Exit l’idée d’une frontière séparant irrémédiablement le vivant de l’inerte. Dès le début du XXe siècle, elle était déjà tombée. Stéphane Leduc, médecin à l’Ecole de médecine de Nantes, en prend acte en 1912, et développe ce qui est alors le premier véritable projet de synthèse de la vie. Avec une définition toute personnelle de ce que pourrait être une vie artificielle : il estime que la caractéristique essentielle de la vie réside dans sa forme, son mécanismes, et non dans un quelconque composé chimique.
L’identification, en 1953, de l’hélice d’ADN, impose une évidence: là se trouve la clé de la vie. Reste à la reproduire…
La même année, de l’autre côté de l’Atlantique, le biologiste Jacques Loeb travaille sur un autre projet d’ingénierie biologique. Ses compétences en la matière sont plus étendues. Treize ans plus tôt, c’est lui qui a découvert la parthénogenèse artificielle : il a déclenché le développement d’un œuf sans fécondation, en le piquant simplement avec une aiguille. Alors forcément, la performance l’enthousiasme : «Rien n’indique à présent que la production artificielle de matière vivante soit au-delà des possibilités delà science», écrit-il plein d’espoir. Loeb et Leduc sont alors isolés, mais l’idée fait son chemin. Et une dizaine d’années plus tard, le biologiste anglais John Haldane, qui cherche à retracer le scénario des origines, réalise que les théories resteront spéculatives «jusqu’à ce que des créatures vivantes aient été synthétisées dans un laboratoire de biochimie». Un objectif «lointain, mais atteignable» selon le biologiste russe Alexandre Oparine qui propose, en 1936, la théorie des coacervats, sortes de grosses molécules capables de se fermer par une membrane. «Il va faire des tas d’expériences pour obtenir les premières étapes de la création de la vie, explique Michel Morange, professeur de biologie et d’histoire des sciences à l’université Paris-6. Sans succès, mais ses recherches trouvent une continuité dans les travaux actuels sur les membranes artificielles. » Impasse toute provisoire, donc. Et la question à l’époque reste entière : que faut-il d’abord chercher à synthétiser pour prétendre recréer la vie? L’identification, en 1953, de la double hélice d’ADN comme support de l’hérédité impose une évidence : la clé se trouve dans cette longue molécule. Les biochimistes se mettent donc au travail. A peine huit ans plus tard, en 1961, Juan Orô parvient à synthétiser l’adénine, l’une des quatre bases qui la constituent. Les autres suivront, ainsi que d’autres molécules importantes dans le vivant, comme la chlorophylle et les vitamines. Autant de pièces que les scientifiques essaient d’assembler pour créer des protocellules. « Mais les techniques ne sont pas encore au point, et ces travaux stagnent jusqu’aux années 1990», observe Michel Morange. Les grands projets de séquençage des génomes prendront alors le relais et signeront les débuts de l’ingénierie de l’ADN. D’abord pour le lire puis, à présent, pour l’écrire, voire le réécrire.
Mais cette approche purement biologique n’est pas la seule possible pour obtenir une nouvelle forme de vie. Des chercheurs venus d’autres disciplines en esquissent des versions mécaniques. Mécanique ? Cette idée surprenante voit le jour au… XVIIe siècle, avec des philosophes qui, comme Descartes, considèrent le corps comme une machine. Une machine élaborée par Dieu, et «incomparablement mieux ordonnée […] qu’aucune de celles qui peuvent être inventées par les hommes ». Mais une machine quand même. Grâce aux progrès de l’horlogerie et de la miniaturisation, le siècle qui suit est non seulement celui des Lumières, mais aussi l’âge d’or des automates. L’un des plus célèbres est le canard de Jacques de Vaucanson – aujourd’hui perdu – qui pouvait, selon les textes, boire, caqueter, s’ébrouer dans l’eau, se nourrir, digérer sa nourriture par dissolution chimique et déféquer ! De quoi éblouir les spectateurs de l’époque, si bien que des projets d’hommes artificiels sont même entrepris (voir encadré). Y avait-il là une réelle volonté de reproduire la vie ? «Bien sûr, dans le modèle mécaniste de Descartes, reproduire ces machines complexes par des automates peut se comprendre comme reproduire la vie. Mais ces savants cherchaient d’abord à expliquer le fonctionnement des êtres vivants. Difficile de savoir s’ils étaient dupes », prévient Jean-Arcady Meyer, professeur émérite à l’université Paris-6, qui a longtemps travaillé sur la vie artificielle. Mais à la fin du XVIIIe siècle, avec l’essor parallèle du vitalisme et de la biologie, l’identification des organismes aux machines ne tient plus. Résultat : «Au XIXe, les automates sont plutôt des jouets, des amusements sophistiqués», concède Jean-Arcady Meyer.
Difficile de dire si les partisans du modèle mécaniste cherchaientà reproduire la vie ou à expliquer le fonctionnement du vivant. . .
Ce n’est qu’au début du XXe siècle qu’apparaissent les premiers robots, inspirés par les travaux des grands psychologues (Thorndike, Watson, Skinner…) et physiologistes (comme Pavlov et Jacques Loeb). Pragmatiques, ils observent que les animaux se comportent en fonction de ce qui les attire ou les repousse dans leur environnement. Ces concepts sont suffisamment simples pour être simulés par des machines. En 1912, deux ingénieurs américains, John Hammond Jr et Benjamin Miessner mettent ces idées en pratique. Leur Electric Dog est une boîte dont les roues tournent d’autant plus vite que des capteurs de lumière sont davantage stimulés. L’effet est spectaculaire : la machine se déplace d’elle-même, sans programme prédéterminé. De nombreux « protorobots » de ce type suivent. Certains reproduisent les apprentissages (punitions et récompenses) en modulant la résistance de leurs circuits au courant électrique. Mais après quelques succès, c’est l’impasse : les capacités de ces machines électriques restent rudimentaires. On se persuade que des comportements complexes ne peuvent naître que de mécanismes eux-mêmes complexes, alors impossibles à mettre en ! Jusqu’à ce qu’en 1942, les travaux du mathématicien Norbert Wiener viennent changer la donne. Sa théorie de la cybernétique développe l’idée que même des mécanismes extrêmement simples – un renforcement ou une inhibition du signal après chaque action, selon qu’elle est, ou non, couronnée de succès – suffisent à réguler le comportement des machines et à assurer leur autonomie. Plusieurs machines sont construites sur ce principe (voir p. 129). Mais on reste loin d’obtenir des comportements complexes. Comment progresser? La fin des années 1950 est marquée par la vague de l’intelligence artificielle, développée par les psychologues Marvin Minsky, John Me Carthy et Claude Shannon, qui cherchent à reproduire les capacités d’analyse du cerveau humain. Retour dans l’impasse, selon Jean-Arcady Meyer. «Ils pensaient que les systèmes artificiels pouvaient se passer d’organes sensoriels et moteurs pour développer des capacités cognitives importantes. Or cela ne marche pas : ces systèmes restent dépendants des instructions fournies a priori par les programmeurs et ne sont pas capables d’évoluer dans le monde réel. » Des limites dénoncées en 1972 par l’Américain Hubert Dreyfus, dans son livre Ce que les ordinateurs ne savent pas faire. Ce n’est qu’en 1 986 qu’un jeune doctorant du laboratoire de John Me Carthy, Rodney Brooks, brave l’idéologie dominante en concevant des robots non pas intelligents, mais simplement… capables de s’adapter ! Il réintègre la grande oubliée de l’intelligence artificielle : l’action. H ne fournit plus à ses robots des symboles au sens prédéterminé, il se contente de les doter de capteurs, qui vont traiter les données brutes de l’environnement. Il ne les équipe pas de programmes complexes de raisonnement, mais de simples modules qui s’activent en parallèle lorsqu’ils sont stimulés par l’environnement. «Ses robots s’inspirent plus des insectes que de l’homme, car il juge prématuré de s’intéresser à l’intelligence humaine », explique Jean-Arcady Meyer. Bref, il s’agit de simuler d’abord la vie, dans ce qu’elle a de plus simple, et non la pure intelligence. Une communauté de chercheurs se reconnaît dans cette démarche et crée le domaine de la «vie artificielle ». Quelques années plus tard, un terme apparaît : « animât » (contraction d’animal artificiel) pour désigner ces robots inspirés du vivant.
Pour les informaticiens, la vie estune affaire d’organisation, pas de substance. D’oùl’idée dela créerau seind’un supportvirtuel
Un an à peine après la bravade de Brooks, à Santa Fe au Nouveau-Mexique, se tient la première conférence internationale sur la vie artificielle. Christopher Gale Langton, son jeune organisateur, est l’auteur d’un article fondateur paru un an plus tôt, Etudier la vie avec des automates cellulaires. Les automates dont il parle n’ont rien de biologique. Mais rien de mécanique, non plus. Ce sont de simples programmes fonctionnant sur un ordinateur ! Car pour Langton, le «but ultime» serait de «créer la vie au sein d’un autre support». Idéalement un support virtuel où «l’essence de la vie aurait été abstraite des détails de sa mise en œuvre ». Ce jeune informaticien s’appuie sur un postulat : «La vie n’est qu’une affaire d’organisation et de structure, mais pas de substance, énonce Jean Philippe Rennard, lui aussi informaticien et chercheur dans le domaine. Cela permet d’envisager de nouveaux exemples du vivant, très différents de ceux que nous connaissons. »
Langton, au fond, ne fait que s’inspirer des « automates cellulaires autoréplicateurs » du mathématicien John von Neumann, qui fonctionnaient, dans les années 1940, sur les premiers ordinateurs. Leur principe ? «Dissocier ce que le programme dit de faire et la façon dont il se réplique », explique Jean Philippe Rennard. Un peu comme l’ADN, dans ses fonctions de réplication et de transcription. Sauf que la proposition précède d’une décennie sa découverte et celle des mécanismes génétiques ! On recrée donc, sans le savoir, ce que le vivant lui-même a construit. Peut-on aller plus loin dans l’analogie ?
C’est ce qu’affirme l’Américain Douglas Hofstadter. En 1979, il publie Gôdel, Escher, Bach, Les Brins d’une guirlande éternelle, n y affirme que «le comportement des éléments constitutifs d’un être vivant peut être simulé par un ordinateur». Un courant de chercheurs se met alors à comparer les fonctions de base du processeur aux briques d’une « chimie artificielle». Et certains n’hésitent pas à déclarer leurs constructions vivantes. C’est le cas de Thomas Ray. Dans la nuit du 3 janvier 1990, il inocule un programme autoréplicateur à un univers virtuel de sa création, Tierra, qui très vite a engendré des processus qu’on pensait réservés au vivant, comme le parasitisme. «Des naturalistes du numérique exploreront la jungle numérique, observant et publiant sur l’histoire naturelle, l’écologie, l’évolution, […] de l’écosystème numérique, s’enthousiasme-t-il en 2001. Tous ceux qui voudront en faire l’effort pourront observer [ces créatures] et essayer de les apprivoiser.» La science, déjà, semble vouloir dépasser la fiction.
Dans les années 1940 se développe l’approche cybernétique, selon laquelle le comportement des machines peut être dirigé par des mécanismes très simples. Plusieurs machines sont nées de cette approche. En 1948, grâce à des boucles de rétroaction (renforcement ou atténuation automatique du signal selon le résultat obtenu), l’«homéostat» – ou machine ultrastable – du psychiatre William Ross Ashby parvenait à garder une stabilité interne malgré des perturbations externes (homéostasie), une des caractéristiques fondamentale du vivant.
En 1949, les tortues cybernétiques du neurophysiologiste William Grey Walter firent sensation: elles semblaient poursuivre leurs propres buts. Dotées d’un capteur de luminosité et d’un circuit visant à maintenir une luminosité moyenne modulée par l’état des batteries, elles recherchaient la proximité de la lumière et retournaient seules à leur station de rechargement – une niche obscure. Si deux bougies étaient fixées sur leurs carapaces, deux tortues déployaient des comportements de cour semblables à ceux d’animaux, ce qui démontrait que des comportements complexes pouvaient émerger de mécanismes simples. Une autre machine de Grey Walter, Cora, était capable d’apprentissages stimulus-réponse, comme le chien de Pavlov. Enfin, le renard électronique d’Albert Ducroq (1950) était muni de plusieurs modalités sensorielles (visuelle, auditive, tactile, olfactive et vestibulaire), de capacités d’apprentissage, de mémorisation et de communication (deux lampes rouges et vertes), ce qui lui permettait d’élaborer un modèle sommaire de son environnement, constamment revu et corrigé par l’expérience.
Vers 1 730, Jacques de Vaucanson, constructeur d’un canard artificiel, s’intéresse aux anatomies mouvantes, «des systèmes artificiels utilisés pour l’enseignement et ta recherche, reproduisant le fonctionnement d’organes vivants», explique Jean-Arcady Meyer, professeur émérite à l’université Paris-6. Selon la rumeur, un médecin du Wurtemberg, Salomon Reyselius, avait construit un siècle plus tôt une Statua humana circulatoria représentant la circulation du sang, la respiration, la digestion, l’excrétion, et même la parole… Vaucanson rencontre le célèbre chirurgien Claude Le Cat. Celui-ci, trois ans plus tôt, avait proposé la construction d’«un homme automate dans lequel on verra exécuter les principales fonctions de l’économie animale, la circulation du sang, la respiration, les sécrétions. . . [pour] déterminer les effets mécaniques de la saignée et soumettre au joug de l’expérience plusieurs phénomènes intéressants». Les contemporains sont impressionnés: «Son automate aura respiration, circulation, quasi-digestion, sécrétion et chile, cœur, poumons, foye et vessie, et, Dieu nous le pardonne, tout ce qui s’ensuit. Mais il aura la fièvre, on le saignera, on le purgera, et il ressemblera trop à un homme», écrit l’un d’eux Après trente ans de concurrence, les projets de Le Cat et Vaucanson échouent vers 1 765, probablement pour une même raison prosaïque: le manque de tuyaux souples et élastiques, capables de simuler les veines et artères.
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Le 22 novembre 2020
— Modifié à 7 h 15 min le 21 novembre 2020
La Montarvilloise Francine Laviolette publie son premier roman. (Photo : courtoisie)
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Avec la publication de son premier roman, Francine Laviolette réalise un rêve, un projet qu’elle caressait depuis plusieurs années. Dans les yeux de Laurence , un récit historique, a été publié chez Les Éditeurs réunis.
L’histoire de Laurence Michaud s’amorce en 1958 sur la rue Saint-Joseph, à Longueuil, où l’enfant de 6 ans demeure avec ses parents et sa sœur. Malgré des amis dans le voisinage, la rentrée de Laurence à l’école Saint-George ne se passe pas comme prévue, prise à partie par une autre élève. Laurence porte des lunettes pour corriger un strabisme sévère et à l’école, elle hérite du surnom « les barniques ». Ciblée par des moqueries, victime d’intimidation et de harcèlement, Laurence changera d’établissement scolaire, pour cette fois être attirée du côté de la délinquance. Et s’il fallait revenir aux sources pour trouver le bonheur?
Pour Francine Laviolette, ce roman représente beaucoup. Le dessein d’une vie. « C’est un projet que je souhaitais réaliser depuis de nombreuses années. Une histoire qui me trottait dans la tête depuis toujours, parce que j’ai eu une jeunesse extraordinaire. Je ne voulais pas laisser ça ainsi; j’ai décidé d’écrire là-dessus », raconte la Montarvilloise, qui a déjà signé une chronique sportive dans le Courrier du Sud .
« Une histoire qui me trottait dans la tête depuis toujours. » -Francine Laviolette
Mais ne devient pas écrivain qui veut. Or, avec son roman, Francine Laviolette démontre qu’elle possède tous les outils pour rédiger une histoire, de la première page au mot fin. « J’ai cette facilité à écrire », dira-t-elle en entrevue avec Les Versants .
Quand on lui demande si elle se projette dans le personnage de Laurence, l’auteure répond que ce n’est pas le cas, bien que son roman reflète une partie de la réalité, mais aussi une bonne part de fiction. « J’ai bâti entre les deux. J’ai été pigée dans les plus beaux souvenirs de ma jeunesse et j’ai brodé autour de ces moments », mentionne Mme Laviolette, qui confie par contre avoir été victime d’intimidation. Laure
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