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Jean-Pierre CHANGEUX. « Remarques sur l’évolution. »

« Remarques sur l’évolution ».

« Chez les organismes plus simples que l’homme, de nombreux invertébrés ou les vertébrés primitifs, le déterminisme génétique de l’organisation fonctionnelle du système nerveux est presque absolu.

Chez les vertébrés supérieurs et chez certains invertébrés (comme les céphalopodes), l’apprentissage représente une faille mineure mais significative dans ce déterminisme. L’apprentissage permet un élargissement des niches écologiques que l’organisme peut explorer. Par lui, l’organisme s’adapte et renouvelle à un rythme plus rapide les communications avec son environnement. La mise en place du système nerveux dans un organisme primitif s’effectue presque exclusivement par la combinaison interne et autonome de gènes et de signaux intercellulaires. Chez les vertébrés évolués, l’organisme devient réceptif à des combinaisons externes et mobiles de signes qu’il peut également produire. Circonscrites par les limites de la redondance transitoire de synapses en cours de développement, ces combinaisons externes sont susceptibles à l’avenir d’évoluer par elles-mêmes ; une culture s’implante.

L’acquisition de performances nouvelles par apprentissage s’accomplit en des temps extrêmement brefs. Le développement de ces mêmes performances du fait de l’évolution du génome demanderait beaucoup plus de temps. On comprend pourquoi, une fois apparue, la capacité d’apprentissage s’est stabilisée. Suivant la théorie développée ici, le coût en gènes de l’acquisition de cette capacité « cellulaire » ne doit pas avoir été très élevé. Pour des raisons jusqu’ici peu claires, le stock global de gènes est demeuré constant et relativement faible au cours de l’évolution des mammifères. Néanmoins, la complexité du système nerveux a continué d’augmenter. La programmation interne du système se faisant de plus en plus difficile, le déterminisme génétique est rompu et la redondance de la connectivité s’amplifie. On peut considérer l’apprentissage comme le résultat d’une complexification croissante du système avec un nombre constant de gènes.

Rien n’oblige à postuler que les mécanismes génétiques qui ont présidé à l’évolution de l’enveloppe génétique du SNC des mammifères sont d’une nature différente de celle des mécanismes mis en jeu pour le reste de l’organisme, en dépit du fait que les signaux qui règlent leur expression phénotypique ont des particularités qui leur sont propres. Les gènes qui assurent le codage du système nerveux sont constitués d’ADN comme le sont ceux qui assurent le codage du foie ! Les théories modernes de l’évolution se fondent sur les mutations spontanées et au hasard de la molécule d’ADN, et sur la recombinaison de ses segments ; il va de soi que ces interprétations valent dans le cas des vertébrés supérieurs, et il paraît difficile, à l’heure actuelle, d’imaginer un mécanisme moléculaire pour ce que Piaget appelle les « mutations spécifiques de l’homme ».

Par contre, les facteurs qui déterminent la stabilisation de la fluctuation d’un gène dans une population naturelle demeurent tout à fait obscurs. La sélection naturelle est-elle vraiment nécessaire ? Si on se range aux côtés des théoriciens modernes de l’évolution, comme Kimura, la répartition aléatoire des gènes dans une population hétérogène, à la suite d’un isolement géographique par exemple, suffirait à expliquer la diversification de l’espèce sans qu’intervienne une sélection. Cependant, il n’est pas exclu que le « comportement » de l’organisme exerce des effets significatifs, encore qu’indirects, sur l’évolution du pool génétique de la population par le jeu, par exemple, du comportement sexuel ou des règles sociales. Des sélections « artificielles » peuvent même avoir lieu et conduire, par exemple, à la domestication. Dans la mesure où l’on peut apprendre à un loup à vivre avec l’homme, le chien domestique devient une « phénocopie » du loup ainsi éduqué. Dans ce domaine, ce qu’on peut appeler phénocopie correspond, en fait, à une diminution des potentialités génétiques de l’organisme. C’est ce qui se passe chez la limnée de Piaget. La forme qui « s’adapte » à des environnements différents par une modification de forme peut présenter plusieurs phénotypes différents, alors que la « phénocopie » stabilisée héréditairement exprime uniquement l’un de ceux-ci dans des environnements différents. On conçoit aisément que la phénocopie dérive d’un type polymorphe par suite de la perte (ou de la non-activation) des gènes qui déterminent les autres phénotypes et par les manifestations « constitutives » (sans régulation par l’environnement) des autres gènes. La phénocopie ne correspondrait pas à l’acquisition d’une compétence nouvelle, mais à une perte de potentialités génétiques.

La théorie de la stabilisation sélective de synapses a une incidence intéressante sur la variabilité du phénotype du SNC, c’est-à-dire la topologie des connexions nerveuses chez l’adulte. A certains stades oniriques du développement, les synapses présentent une redondance limitée, mais tous les individus ne vivront pas exactement la même interaction avec l’environnement ni exactement au même moment. La théorie prédit que l’acquisition d’une relation entrée-sortie  donnée est susceptible de se produire, chez les individus différents, le long des voies neuronales différentes et de s’inscrire dans une structure de connexions différente. Dans une population génétiquement homogène, on s’attend à ce que le type de connexions chez l’adulte varie d’un individu à l’autre, du fait d’une fluctuation de la connectivité limitée mais significative. Dans les populations naturelles, les fluctuations de la connectivité se superposent à la fluctuation du matériel génétique. Il faut plusieurs générations pour stabiliser les variations héréditaires du génome. Par contre, l’empreinte de l’environnement s’inscrit dans le système nerveux en un laps de temps beaucoup plus bref. Au cours de la vie de l’individu, la fluctuation de la connectivité prend le relais de la fluctuation génétique de sa lignée.

Enfin, je voudrais dire que de telles conceptions constituent une sorte de compromis entre celles de Piaget et celles de Chomsky. L’existence d’une redondance transitoire au cours du développement des réseaux de neurones est, à l’heure actuelle, bien établie dans quelques cas précis. Le problème reste de savoir dans quelle mesure l’activité du réseau en cours de développement règle la diminution de redondance observée. Cette étape épigénétique correspond-elle uniquement à un déclenchement de fonctions déjà programmées ? ou bien y a-t-il un accroissement de la spécificité, et par conséquent de l’ordre, du fait d’une interaction avec l’environnement notablement plus importante dans le cerveau que dans tout autre organe ? Ce sont là des questions qui devraient recevoir une réponse définitive dans les années à venir. »

(In : Jean-Pierre CHANGEUX : « Théories du langage, théories de l’apprentissage. Le débat entre Jean Piaget et Noam Chomsky ». Editions du Seuil, Paris, 1979, pages 286 – 289).

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