1. L’invention du concept de gène

1La légende, colportée par beaucoup d’historiens de la génétique tel Jean Rostand, nous apprend que le moine Grégor Mendel prononça le 8 Février et le 8 Mars 1865 deux conférences devant la Société des Sciences Naturelles de Brno, dans lesquelles il décrivait les travaux qu’il avait réalisés pendant les dix années qui précédaient sur l’hybridation des pois, et les lois qu’il en avait tirées. Mendel rencontra, de son public, un accueil poli mais indifférent. Oubliés, ses résultats furent redécouverts en 1900, année qui constitue donc la vraie naissance de la science de l’hérédité ou, comme elle fut appelée à partir de 1906, de la génétique.

3Non seulement le contexte dans lequel Mendel réalisa ses travaux était favorable, mais ceux-ci ne furent pas totalement ignorés. Repris dans plusieurs ouvrages de synthèse, leur diffusion fut aussi freinée par les difficultés que Mendel rencontra dans leur généralisation à d’autres plantes. La légende du précurseur oublié fut d’ailleurs en grande partie élaborée par ses co-redécouvreurs pour régler un difficile problème de priorité.

2. L’objectivation du gène 1910-1965

2.1. En 1909, le gène n’est pas encore un objet

5Lorsqu’il naît en 1909, sous la plume de Johannsen, le gène n’est pas encore un objet matériel. Il est, pour beaucoup de biologistes, l’hypothèse simple qui permet de rendre compte des régularités observées dans les phénomènes héréditaires. On pourrait dresser une longue liste des généticiens éminents qui ne croyaient pas à la matérialité des gènes. Morgan lui-même, encore en 1934, l’année de son prix Nobel, affirmait que l’essentiel de la génétique demeurerait si la matérialité des gènes était remise en cause.

2.2. Les étapes de l’objectivation du gène

2.3. Une contribution partiellement méconnue : la génétique bactérienne

9Cependant, pour la majorité des généticiens, le gène restait encore, au début des années 1950, un objet réel, mais “immatériel”. En démontrant que le chromosome bactérien avait une structure circulaire parfaitement déterminée, qu’il était transmis de bactérie mâle à bactérie femelle comme un long “spaghetti” et que la carte du chromosome, élaborée grâce à des études de génétique, était identique à la carte “physique” que l’on pouvait déduire de ces expériences de conjugaison, François Jacob et Elie Wollman contribuèrent de manière essentielle au processus d’objectivation du gène, à sa matérialisation et à son identification avec une molécule chimique.

10Ce processus d’objectivation du gène aboutit au début des années 1960 au modèle du gène comme étant le fragment d’une molécule d’ADN qui code pour une protéine. Ce processus d’objectivation se fit, comme nous l’avons vu, par convergence de lignes de recherche distinctes. II fut irrégulier, et la contribution des différentes branches de la génétique ne fut pas égale. En 1960, la génétique des populations se satisfaisait encore parfaitement d’un modèle “immatériel” du gène (ce qui reste encore vrai aujourd’hui),

3. La “déconstruction” du concept de gène

11Le début des aimées 1960 constitua l’“optimum” dans le processus d’objectivation du gène. Car, à partir de ce moment, se firent jour certaines difficultés qui conduisirent inexorablement à une déconstruction, au sens “derridien”, du concept de gène.

3.1. L’impossibilité d’une définition structurale du gène

3.2. L’impossibilité d’une définition fonctionnelle des gènes

13De manière plus intéressante que la remise en cause structurale du gène, c’est la nature même de la fonction des gènes que les travaux poursuivis ces vingt dernières années ont ébranlée. Depuis le début de la génétique, le gène était lié au caractère. Une telle relation était à la fois fondamentale, et imprécise. Les biologistes moléculaires substituèrent à cette relation simple une double relation : le gène est ce qui permet, de manière précise et parfaitement déterminée (ou presque, car le repliement des protéines reste, en grande partie, un mystère), la synthèse d’une protéine ; cette protéine participe, de manière inconnue, à la réalisation d’un caractère.

3.3. Le gène n’est plus à l’origine de la vie

4. La place du gène dans la génomique et la post-génomique

16Il y a un contraste fort entre les difficultés que nous avons décrites à donner une définition structurale et fonctionnelle des gènes, la mise en évidence de leur rôle tardif au cours de l’évolution des formes vivantes et l’usage, toujours plus fréquent, du terme de gène. Lors de l’annonce, début Février 2001, de l’achèvement, au moins partiel, du séquençage du génome humain, l’information principale retenue par les médias scientifiques ou “grand public” était que le nombre de gènes était moindre que celui imaginé il y a peu, autour de 30000. Il n’y avait nulle trace dans les commentaires d’un quelconque doute sur la possibilité de définir ce que sont les gènes, et de les dénombrer.

17La génomique est l’étude des gènes, de leur organisation et de leurs séquences. La post-génomique est “ce” qui suit la génomique. Pour certains critiques, c’est une outre vide, un terme inventé par les biologistes pour éviter que ne retombe l’enthousiasme – et les crédits – qui ont accompagné le séquençage des génomes. Il y a cependant plus qu’un simple opportunisme dans le développement des approches de post-génomique. Celles-ci visent à offrir une image globale du fonctionnement des êtres vivants, soit en étudiant l’expression simultanée de l’ensemble des gènes, soit en décrivant la totalité des interactions qui se forment entre les produits de ces gènes.

18Derrière ces nouvelles approches, il y a clairement une remise en cause d’une certaine forme de réductionnisme qui tentait, comme nous l’avons vu, de réduire les propriétés complexes des organismes vivants aux caractéristiques d’une ou de quelques macromolécules biologiques. Les approches de post-génomique tiennent compte des observations que nous avons décrites, montrant que l’ordre du vivant, et donc son explication, ne sont pas à chercher du côté de ses composants élémentaires, mais dans la manière dont ces composants s’assemblent et “fonctionnent” ensemble.

20Si cette idée n’est pas nouvelle, elle n’était cependant pas unanimement acceptée ! Les scientifiques réécrivent, avec une rapidité et un sans-gène étonnants, l’histoire de leur discipline. Il ne faut pas oublier qu’une des motivations fortes à l’appui des programmes de séquençage des génomes était l’idée, totalement opposée, que ces programmes permettraient de découvrir des gènes entièrement nouveaux, sous-entendu dont l’existence “expliquerait” les caractéristiques encore incompréhensibles du monde vivant. Chaque fois qu’un nouveau génome était entièrement séquencé, les commentateurs insistaient à l’envi sur le nombre élevé de gènes nouveaux que ce séquençage systématique avait permis de découvrir.

21Le séquençage du génome humain fût, à ce point de vue, un choc. Le nombre limité de gènes – à peine supérieur à celui de la mouche drosophile – appelait une révision déchirante : il n’était plus possible d’expliquer la complexité de l’être humain par l’existence de gènes à la structure et à la fonction inconnues puisque, précisément, le nombre de ces gènes se révélait limité. Un basculement conceptuel était nécessaire, à la fois pour rendre compte des résultats et pour justifier le développement des approches de post-génomique.

22Il s’est produit une autre évolution, moins spectaculaire mais tout aussi importante, dans la définition des objectifs des programmes de séquençage. Une des raisons de privilégier le séquençage systématique à la place d’une approche plus “pointilliste”, par exemple en ne séquençant que les parties du génome copiées en ARN messagers, était que les séquences apparemment inutiles du génome (plus de 95 % chez l’homme) étaient essentielles, aussi bien pour l’organisation de celui-ci que pour la régulation de l’activité des gènes. Face aux difficultés que nous avons soulignées précédemment, certains philosophes des sciences avaient d’ailleurs proposé d’abandonner le concept de gène au profit du seul concept de génome.

23Or, aujourd’hui, le séquençage du génome humain est considéré comme achevé alors qu’il reste encore une centaine de milliers de “trous” dans la séquence. Comment à nouveau expliquer ce revirement, ce retour d’intérêt pour les gènes au détriment du génome ? Probablement, pour des raisons pratiques et théoriques. Les séquences non-codantes, extra-gèniques, du génome sont beaucoup plus difficiles à séquencer que les séquences codantes, parce qu’elles contiennent des éléments répétés, dont le positionnement est particulièrement délicat. Lors du séquençage du génome du nématode C. elegans, il y eut un débat très vif parmi les généticiens pour savoir s’il était possible de publier la séquence de ce génome avec quelques “trous”. Pour les génomes de la mouche et de l’homme, il n’y eut plus de débats bien que le nombre des “trous” soit considérablement plus élevé. Il y a aussi des raisons théoriques à ce désintéressement croissant pour ces séquences non codantes. Aucune des nombreuses études menées sur les premiers génomes entièrement séquencés n’a révélé une quelconque fonction pour ces séquences, ni l’existence d’un ordre supra-gènique dans le génome. Peut-être cette absence apparente d’organisation n’est-elle que le reflet de notre incapacité à voir cet ordre, à en découvrir la nature. Quoi qu’il en soit, les gènes, les séquences codantes du génome, ont retrouvé une place prépondérante. Presque tous les travaux de post-génomique sont d’ailleurs centrés sur les gènes, et non sur la partie non-gènique du génome.

5. Quelques réflexions finales sur le concept de gène et son histoire

5.1. Un concept flou

24Nous avons vu que le concept de gène était flou, multivoque : il est impossible de donner une définition précise du gène. Plusieurs généticiens et philosophes de la biologie ont tenté d’y remédier, en proposant par exemple de remplacer le mot unique de gène par plusieurs termes différents. Ces tentatives ont échoué, dans le sens où le mot gène est toujours aussi vivace, alors que les autres termes qui avaient été proposés ont, depuis longtemps, disparu dans les oubliettes de l’histoire.

25Le gène n’est pas le seul concept scientifique “flou”. Et, contrairement à ce qu’une vision trop positiviste de la science ferait croire, le caractère flou de ces concepts est une richesse, un atout à conserver bien plus qu’un défaut à éliminer. Car le caractère flou du concept permet son développement historique, son adaptation à de nouveaux résultats expérimentaux. Ce caractère flou permet aussi à ce type de concepts de circuler entre disciplines voisines, chacune lui donnant un contenu légèrement différent.

5.2. La “découverte” du gène ou la “construction” du gène ?

26Le concept de gène a un autre intérêt. Il montre, mieux que beaucoup d’autres, l’inanité du terme de découverte. La preuve la plus flagrante en est donnée lorsque l’on cherche à préciser la date de cette découverte : 1865 ?, mais Mendel ne parle à aucun moment de gène (ou même de “quelque chose” d’équivalent ; 1900 ?, 1909 ?, lorsque le terme est pour la première fois utilisé, 1910 ?, lorsque le gène trouve sa localisation sur le chromosome, 1940 ou 1953 ?, lorsque sa nature chimique est déterminée, puis sa structure précisée, ou 1960 lorsque son rôle dans la synthèse des protéines est enfin caractérisé ? La découverte du gène est fragmentée, étalée dans le temps sur près d’un siècle. Le gène fut conçu, imaginé, bien avant que les technologies sophistiquées, diffraction des rayons X, microscopie électronique, ne permettent de le voir. Si le rôle des techniques est secondaire, il n’en est pas de même de celui des systèmes expérimentaux. Car chaque étape du processus de construction du gène a été rendue possible par la mise au point et/ou l’adaptation d’un nouveau système expérimental : le pois pour Mendel, la mouche drosophile pour Morgan, puis le champignon Neurospora crassa, les bactéries et les bactériophages et, plus récemment, le nématode et la souris. Avec l’arrivée de chaque système expérimental, ce sont de nouvelles questions qui sont posées et un éclairage différent du concept de gène. Le gène, avec toutes ses caractéristiques structurales et fonctionnelles, a été progressivement construit. Cette construction est celle d’un bricoleur : les anciennes strates restent en place, alors que de nouveaux caractères lui sont ajoutés.

5.3. Le problème de la fonction des gènes

27Une des caractéristiques les plus intéressantes du concept de gène est que la réflexion épistémologique rejoint rapidement les questions auxquelles ont à faire face les scientifiques. Nous avons montré l’impossibilité que les travaux récents ont révélée de définir la fonction d’un gène, puisque le produit de chaque gène participe à de multiples processus dans l’organisme, tout en étant associé, lors de la mise en œuvre de ces processus, à de multiples autres gènes.

28Cette difficulté n’est pas “que” théorique. Elle est affrontée par les généticiens qui participent aux grands programmes de séquençage et qui ont besoin, chaque fois qu’ils ont caractérisé un gène, de l’“annoter”, c’est-à-dire d’en définir les caractéristiques fonctionnelles. Tâche essentielle, car de la qualité de l’annotation dépendra l’intérêt de la comparaison entre génomes.

29C’est un rare plaisir pour l’historien et le philosophe des sciences lorsque ses interrogations rejoignent celles des scientifiques.