Evolution par auto-organisation

L'évolution biologique est en général considérée comme un défi pour les sciences en raison du second principe de la thermodynamique, selon lequel tout système ou composé hétérogène serait voué à une décomposition progressive avec transformation graduelle de son énergie potentielle en chaleur. Le résultat inéluctable en serait la mort thermodynamique, un état d'équilibre thermique appelé entropie.

Comment la vie est-elle possible dans ces conditions ? - Les théories vitalistes invoquaient l'intervention d'un principe créateur, alors que les théories mécanistes, en particulier la théorie néo-darwinienne généralement admise aujourd'hui, prétendent expliquer l'évolution par des mutations au hasard et par la sélection naturelle. La conception cartésienne, mécaniste et réductionniste, interdit en effet de penser qu'un ordre nouveau et supérieur puisse surgir du système lui-même, et une cause extérieure créant un ordre selon une finalité est inconcevable parce que les propriétés de l'ensemble doivent être expliquées uniquement par les propriétés des parties. La théorie néo-darwinienne est pourtant très insuffisante pour expliquer les phénomènes d'adaptation et d'évolution. Les mutations spontanées sont le plus souvent délétères, quant à la sélection, elle opère, elle aussi, par destruction; les deux mènent donc plutôt vers la décomposition. Ces mécanismes ne peuvent pas expliquer les sauts évolutifs révélés par la paléontologie, qui ont été provoqués sans doute par de brusques changements des conditions climatiques et d'environnement sur la planète et qui supposent donc un pouvoir d'adaptation rapide des êtres vivants.

Des publications récentes font apparaître cependant de nouvelles conceptions qui ne sont ni vitalistes ni totalement mécanistes, mais qui voient la solution du problème dans les relations fonctionnelles qui lient l'être vivant à son environnement physique. Ces idées nouvelles viennent aussi bien de la physique et des nouvelles sciences cognitives que de la biologie.

Théorie de l'information et auto-organisation

Selon Atlan, l'auto-organisation repose donc sur la complémentarité entre une mémoire, une certaine quantité d'informations préexistantes, qui mesure la complexité du système, et une redondance initiale supposée très grande. Cette dernière, en tant que capacité résiduelle, sert à utiliser systématiquement les bruits aléatoires de l'environnement, en les ajoutant aux informations déjà contenues dans le système, ce qui augmente sa complexité ainsi que sa fiabilité et constitue donc un processus d'auto-organisation. D'autre part Atlan a calculé qu'une complexité minimale, donc une quantité minimale d'informations préexistantes, est nécessaire pour qu'un système soit capable d'auto-organisation. Mais tout ceci se passe au détriment de la redondance et lorsque celle-ci s'épuise, apparaissent le vieillissement et la mort.

Cette approche de l'auto-organisation est très intéressante, mais sa validité reste limitée par le fait que l'organisation biologique y est réduite à une voie linéaire unidirectionnelle, comme cela est toujours le cas dans les systèmes électroniques dirigés par un microprocesseur. La complexité biologique par contre se compose de réseaux d'interconnexions temporo-spatiales qualitativement diverses, simultanées et inversables de tous les éléments composant l'ensemble.

L'ordre émergeant du chaos.

De telles relations non linéaires sont impliquées dans les phénomènes appelés "structures dissipatives", dans l'apparition d'un ordre à partir du chaos d'un système thermodynamique ouvert, c'est-à-dire soumis à un apport d'énergie.  Ce phénomène physique est décrit par I. Prigogine et I. Stengers dans leur livre "Entre le Temps et l'Eternité". (Ilya Prigogine a reçu le prix Nobel en 1977 pour avoir élucidé ces phénomènes). Les auteurs font remarquer que le second principe de la thermodynamique n'est applicable qu'à des systèmes fermés où les conditions d'expérimentation sont toujours choisies de telle façon que le comportement des unités composant le système devient incohérent. Un milieu par contre qui est éloigné de l'équilibre thermodynamique par un apport d'énergie, comme celui dans lequel se déroulent les tourbillons de Bénard, "devient le siège de corrélations intrinsèques  à longue portée" (1). En effet, lorsqu'on soumet une mince couche de liquide en équilibre à une différence de température en chauffant  de façon régulière la surface inférieure, il se produit brusquement un ordre symétrique de tourbillons disposés régulièrement, comme les alvéoles dans un nid  d'abeilles. La différence de température  entre la surface libre et le fond  rend le système instable, de sorte que la force de gravité, négligeable à l'état d'équilibre, fait apparaître des courants de convection.

Les auteurs présentent d'autres exemples de ces systèmes chaotiques qui sont le siège de l'apparition d'un ordre nouveau et résument ainsi ce que leur théorie implique pour l'étude de l'organisation biologique:

  "Loin de l'équilibre, les processus irréversibles sont donc source de cohérence. L'apparition de cette activité  cohérente de la matière - les structures dissipatives - nous impose un nouveau regard, une nouvelle manière de nous situer par rapport au système que nous définissons et manipulons. Alors qu'à l'équilibre et près de l'équilibre, le comportement du système est, pour des temps suffisamment longs, entièrement déterminé par les conditions aux limites, nous devrons désormais lui reconnaître une certaine autonomie qui permet de parler des structures loin de l'équilibre comme de phénomènes d'auto-organisation." (2)

L'apparition de ces activités cohérentes, appelées "structures dissipatives", dans des systèmes éloignés de l'équilibre, peut donc être considérée comme un processus d'auto-organisation, ce qui ouvre la voie vers de nouvelles hypothèses expliquant l'évolution.  L'éloignement du système de l'état d'équilibre le conduit vers des états dynamiques dont l'évolution est imprévisible et irréversible. Si, par exemple, on lâche une bille avec son centre de gravité théoriquement juste au-dessus de la tranche d'une lame de rasoir, il n'est pas possible de prédire, de quel côté elle va tomber. En répétant l'expérience indéfiniment, les deux possibilités surviennent avec une probabilité  égale ou symétrique. Il suffit alors d'une cause aléatoire normalement insignifiante, telle que par exemple un courant d'air minime, pour briser cette symétrie des probabilités, et pour que la bille tombe donc plus souvent d'un côté que de l'autre.

Les systèmes ouverts, qui sont éloignés de l'état d'équilibre par apport d'énergie, atteignent de tels états appelés bifurcations, où se présentent deux ou plusieurs possibilités d'évolution également probables. L'examen de tels points de bifurcation a révélé qu'ils dépendent d'un certain degré de liberté des mouvements du système, qui peut être formalisé par un paramètre de contrôle ou paramètre d'ordre. Lorsqu'un système ouvert atteint une bifurcation, il devient sensible à des influences normalement  insignifiantes pour autant que celles-ci soient cohérentes; il suffit en effet qu'elles aient une orientation précise, comme la force de gravité ou le courant d'air dans nos exemples, pour pouvoir briser la symétrie des probabilités et pour déterminer ainsi, si l'évolution du système sera dirigée vers l'une de deux possibilités plutôt que vers l'autre. Le système retrouve finalement un nouvel état d'équilibre qui peut être aussi bien un état de repos qu'un mouvement périodique ordonné. Les états finaux ont été appelés "attracteurs", parce qu'ils attirent en quelque sorte l'évolution du système.

Ces phénomènes ont été formalisés  mathématiquement par René Thom. Sa théorie des catastrophes, qui a conduit vers une nouvelle conception de l'évolution des systèmes ouverts, part du fait qu'un tel système peut parcourir plusieurs de ces zones d'instabilité, modifiant ainsi graduellement son comportement de manière qualitative. D'autre part la formulation mathématique de ces comportements a permis de démontrer que l'évolution irréversible des systèmes ouverts peut dépendre de plusieurs degrés de liberté ou paramètres de contrôle. Il s'agit là d'alternatives dans une évolution, dont l'issue est imprévisible. Lorsqu'un système présente plus de deux ou trois paramètres de contrôle, son évolution n'aboutit plus à un état d'équilibre stable (un attracteur) mais devient indéterminable, chaotique (3). Comme de telles évolutions indéterminées peuvent être formalisées par des équations mathématiques apparemment déterministes, on parle aussi de chaos déterministes.

Le chaos déterministe qui est à l'origine de l'auto-organisation, se caractérise donc par un désordre, une incohérence spatiale  et par une indétermination du comportement, donc de l'évolution temporelle, qui peuvent conduire vers un ordre nouveau, sous condition d'un apport d'énergie et d'influences minimes, dites aléatoires, mais qui sont cohérentes, c'est-à-dire  qui donnent une orientation au système, raison pour laquelle on peut les considérer comme des informations.

L'organisation par le champ énergétique.

Le biophysicien F.-A. Popp, qui étudie l'organisation biologique sous l'angle de la physique quantique, insiste également sur l'importance des chaos déterministes et des structures dissipatives dans l'apparition de formes biologiques complexes. Cependant il précise qu' "il ne faut pas s'imaginer que n'importe quel  apport d'énergie  suffit pour faire émerger  un ordre du chaos. Un système qui ne contient pas déjà des structures ou/et qui n' en reçoit pas par les conditions et la nature de l'apport d'énergie, ne peut  pas construire de structures nouvelles" (4). Selon les conceptions de Popp, l'organisation du système, et par conséquent l'ordre de ses structures, résulte de l'interaction de quanta d'énergie, donc de photons cohérents. Par cohérence, le physicien entend la capacité d'interférence. Un système cohérent représente pour Popp un champ d'interférences électromagnétiques, un champ où des corrélations, donc des résonances, apparaissent sur de plus grandes portées, à des distances ou intervalles réguliers. Il le désigne aussi par le terme de champ de photons, les photons cohérents étant des quanta de lumière qui sont en corrélation de phase, de fréquence et de polarisation, ce qui leur donne les propriétés des rayons laser. Popp a démontré que les macromolécules d'ADN ont des propriétés quantiques  remarquables, permettant le stockage et l'émission contrôlée de photons cohérents. Ces photons sont donc échangés entre structures moléculaires pour constituer ce champ d'interférences qui réalise la cohérence et l'unité du système, et aussi pour diriger chaque réaction biochimique. Un photon cohérent au minimum suffit en effet pour activer un complexe intermédiaire dans une réaction enzymatique. La fourniture contrôlée de photons cohérents adéquats permet ainsi d'accélérer la vitesse de la réaction (5). Dans le réseau d'interférences ordonnées du champ énergétique, les structures biologiques, complexes et instables, sont maintenues dans un équilibre dynamique entre ce qui se crée et ce qui se perd. Par conséquent le fonctionnement des systèmes biologiques ne doit pas être déduit de leurs structures seules, mais aussi des propriétés des champs énergétiques complémentaires de ces structures. Ainsi le dynamisme du champ énergétique est à l'origine non seulement de toute activité ou transformation biologique, mais aussi de la cohérence structurale et énergétique du système, donc de son unité.

Beaucoup d'hypothèses scientifiques actuellement très populaires sont fondées sur la présupposition que les êtres vivants fonctionnent comme des champs énergétiques.

Dans son livre, "Une nouvelle science de la vie", le biologiste  R. Sheldrake attribue l'organisation biologiques à un "champ morphogénétique", qui engloberait tous les champs énergétiques associés aux êtres vivants, et qui serait ainsi la cause de toutes les formes biologiques. Il désigne ce champ comme une "causalité formative" pour le distinguer du type de champ énergétique connu et manipulé par la physique. Il ne lui donne en effet pas le sens d'une énergie mais plutôt celui d'un "projet" et lui attribue le pouvoir de produire des effets immédiats à n'importe quelle distance, des effets qui ne sont donc pas soumis à la limitation par la vitesse de la lumière. Cette conception s'appuie sur des théories de la physique quantique (les corrélations d'Einstein-Rosen-Podolsky et le théorème  de Bell) qui ont été utilisées pour réduire les événements quantiques spontanés et aléatoires à des "causes non locales". Mais ces théories quantiques ont un sens très différent de celui d'une causalité au sens classique du terme (6), et il est douteux que la confusion des niveaux de la physique avec ceux de l'esprit et l'extrapolation des lois de la mécanique  quantique aux comportements de l'univers et de l'esprit signifie vraiment un progrès pour la compréhension globale de l'organisation biologique. L'existence d'une origine ou cause transcendantale, se situant au-delà de l'espace et du temps, ne peut certes pas être écartée a priori. Il semble cependant que les champs énergétiques locaux devraient suffire pour expliquer les phénomènes biologiques et même certains phénomènes psychologiques et cela de la façon même que Sheldrake invoque pour expliquer la croissance et la production des formes biologiques par le champ morphogénétique.

En effet, même si l'on écarte l'idée de Sheldrake d'une causalité formative transcendant l'espace et le temps, on doit admettre qu'un champ morphogénétique n'est pas comparable aux modèles physiques de champs, et ceci en raison de sa complexité. Un champ morphogénétique doit être considéré comme une résultante ou émergence de tous les champs. quantiques, électromagnétiques ou gravitationnels, qui représentent les interactions de toutes les particules, atomes ou molécules constituant une structure aussi complexe qu'un être vivant. Il va de soi qu'une telle complexité ne saurait être saisie même mathématiquement. L'analyse des fréquences composant l'enregistrement des vibrations sonores d'un grand orchestre jouant une symphonie serait une entreprise moins frustrante que celle qui consisterait à décomposer un champ morphogénétique en composantes vibratoires isolées (en supposant que celles-ci puissent être enregistrées). On sait qu'aucune analyse mathématique ne saurait rendre compte des subtilités de l'esthétique de la musique. La sensibilité musicale étant elle-même une émergence de l'organisation biologique, cet exemple fera peut-être comprendre que l'activité d'un champ morphogénétique ne peut être expérimentée valablement que par des systèmes biologiques. Il constitue un ensemble complexe dont la signification ne peut pas être réduite aux fréquences partielles qui le composent.

Un autre chercheur en biologie moléculaire, E. Guillé qui a déjà été cité au chapitre  précédent, attribue l'organisation biologique et son évolution à l'interaction de champs énergétiques. Dans son livre, "L'alchimie de la vie", il explique l'auto-organisation par la complémentarité ou interaction entre les énergies vibratoires (EV) de l'environnement et les supports vibratoires (SV) que constituent les molécules géantes d'ADN des chromosomes, qui fonctionnent donc comme des antennes. La complémentarité du couple EV-SV peut être interprétée comme une interaction entre deux champs énergétiques se manifestant par une résonance, d'autant plus que Guillé précise, que les énergies vibratoires sont caractérisées par leur amplitude, leur polarisation et leur fréquence, qui représentent en effet les trois propriétés fondamentales de tout champ énergétique.

En effet, dans la discussion des caractères spécifiques des trois fonctions biologiques primordiales il est apparu que celles-ci sont en relation étroite avec trois aspects fondamentaux des champs énergétiques: leur force, intensité ou amplitude, leurs directions de polarisation et leurs fréquences vibratoires.

  - L'amplitude, l'intensité ou force du champ, est en relation causale avec le métabolisme. Elle résulte du catabolisme en même temps qu'elle conditionne l'anabolisme.

- La polarisation ou orientation spatiale du champ est à l'origine de la morphogenèse, de la production et du maintien des formes et par conséquent de l'unité du système comme le soutient Sheldrake. Elle résulte de structures polarisantes et conditionne l'ordonnance de nouvelles structures lors des processus de croissance et de réparations tissulaires.

- La fréquence vibratoire du champ est à l'origine de tout effet et de toute transformation en raison des phénomènes de résonance qu'elle implique. Un système est stable si les fréquences de son champ sont en harmonie avec les fréquences des champs qui composent son environnement. Il est instable lorsqu'il y a une dysharmonie c'est-à-dire  si des dissonances apparaissent. L'évolution des systèmes dépend donc de l'interaction entre énergies vibratoires et supports vibratoires, selon les expressions de Guillé.

Ceci conduit à considérer l'organisation biologique et son champ énergétique sous l'angle des complémentarités conditionnant l'intégrité du système.

Les complémentarités fondamentales, conditions de l'auto-organisation.

Le nombre et la diversité des théories et des faits scientifiques sont déroutants, car chacun  d'eux est exprimé dans un langage différent, propre à une spécialisation particulière. Alors que la biologie classique explique encore les êtres vivants et leur évolution par des structures  biochimiques, H. Atlan parle d'informations et de redondance, I. Prigogine de structures dissipatives et de chaos déterministes, F.-A. Popp de biophotons et d'interférences, E. Guillé  d'énergies vibratoires et de supports vibratoires, et R. Sheldrake attribue tout à un champ morphogénétique.

Toutes ces théories convergent cependant vers une nouvelle conception systémique  de l'organisation biologique. L'être vivant est considéré comme un système, comme un ensemble fonctionnel qui, malgré une indépendance relative, ne maintient son intégrité que grâce aux interactions énergétiques avec l'environnement. Bien qu'il soit composé de parties, il forme un tout dont les propriétés ne peuvent pas être réduites à celles des parties, et bien qu'il soit déterminé par les structures héritées du passé, son évolution sous les influences aléatoires de l'environnement est par principe imprévisible. L'être vivant présente donc des propriétés contradictoires, qui sont cependant toutes nécessaires pour le  comprendre en tant que système ouvert, c'est pourquoi on les dit complémentaires. Selon le physicien H. Primas, le tout est ce qui ne peut être décrit que par une multitude de complémentarités (7). L'organisation globale du système ne peut donc être comprise qu'à travers les complémentarités qui conditionnent son fonctionnement. Dans les chapitres précédents il a été établi qu'en fait ces complémentarités peuvent être réduites à trois antagonismes primordiaux qui définissent les conditions de l'intégrité du système par rapport aux trois aspects indispensables pour le définir en tant que phénomène actualisé: sa composition matérielle, sa forme spatiale et son évolution temporelle:

  - La complémentarité de la masse et de l'énergie est ce qu'en physique on nomme matière. En biologie, cet antagonisme représente l'équilibre entre anabolisme et catabolisme, les deux aspects du métabolisme qui assurent l'homéostasie.

- La complémentarité de l'unité du système avec la multitude de ses parties est un antagonisme homologue de celui entre la continuité ou cohérence et la discontinuité ou incohérence, car l'unité dépend des liaisons qui établissent une continuité entre les parties discontinues. En physique, ces liaisons sont établies  par des résonances, dans la réalité physiologique, elles sont assurées par des structures polarisées, capables de résonance (membranes, neurones ou fibres de la substance fondamentale selon Pischinger et  Heine) qui coordonnent les rapports entre les sensations provenant de la multiplicité périphérique et les réactions protégeant l'unité de l'organisation centrale. Cet équilibre fonctionnel, qui maintient à la fois la forme et les communications spatiales du système, a été appelé hétérostasie.

- Enfin la complémentarité passé - futur qui définit le temps se traduit pour le système par l'antagonisme entre la détermination des structures et mémoires héritées du passé et l'indétermination de ses comportements possibles aux influences aléatoires de l'environnement. Cet équilibre entre les contraintes de ce qui  est actualisé et les libertés de ce qui est possible a été nommé téléostasie; de lui  dépend l'évolution du système.

Ces complémentarités permettent de faire la synthèse des propriétés contradictoires des systèmes ouverts et des théories qui les décrivent.

La physiologie de l'auto-organisation.

L'auto-organisation biologique est liée à une série de conditions. La première est qu'une structure matérielle suffisamment complexe doit préexister. Atlan affirme qu'un certain seuil de complexité doit être atteint ou dépassé pour que le système soit capable de réagir aux influences aléatoires de l'environnement par une variété suffisante de réponses possibles (8). La masse étant complémentaire de l'énergie, toute structure matérielle s'accompagne d'un champ énergétique de complexité égale. Les champs des atomes et des molécules se superposent en effet et forment un champ d'interférences. Il existe donc un champ énergétique global ou morphogénétique, maintenu par un apport ininterrompu d'énergies en provenance de l'environnement, et qui est complémentaire de l'ordre structural dont il détermine en fait la formation.

Ce qui caractérise l'ordre  biologique, c'est qu'il  n'est jamais rigide comme celui du  cristal. L'ordre complexe et les propriétés des macromolécules biologiques reposent sur le fait qu'à part les liaisons chimiques covalentes qui correspondent à celles qui lient les atomes d'un cristal et qui forment les chaînes des molécules organiques, il existe aussi des liaisons secondaires qui résultent de forces faibles d'attraction ou de répulsion (selon Heine des forces dispersives non polaires et des forces électrostatiques) (9).  Ces liaisons confèrent au comportement des structures biologiques les degrés de liberté qui sont responsables des propriétés des systèmes chaotiques ou des "structures dissipatives". Associé à l'ordre spatial des macromolécules, qui repose sur des liaisons covalentes stables, il existe donc aussi un désordre "organisé", un chaos déterministe, qui se réalise par les degrés de liberté de ces liaisons secondaires instables. Du point de vue énergétique ce  désordre correspond à ce qu'Atlan appelle délocalisation des électrons et qui signifie une augmentation de "l'information  spécifique potentielle."  L'état complexe des structures biologiques se situe donc selon lui entre l'ordre rigide du cristal et l'insaisissable chaos de la fumée (10).

Par un apport constant d'énergie, le système biologique est ainsi maintenu loin de ces deux états d'équilibre thermodynamique. Cela constitue la condition pour l'apparition de formes nouvelles sous les influences aléatoires de l'environnement et c'est grâce à cette instabilité organisée que des macromolécules, telles que l'acide désoxyribonucléique (ADN) des chromosomes, ont des propriétés énergétiques étonnantes  qui, selon les explications de Popp, correspondent à des phénomènes quantiques tels que le stockage d'énergie par résonance en espace creux, la supraconductivité ou le laser.

La nature imprévisible de l'auto-organisation proprement dite,  de l'évolution non prédéterminée des systèmes ouverts vers des formes plus  complexes, telle qu'elle ressort de la théorie des "structures dissipatives" de Prigogine,  ne peut pas être attribuée au  seul hasard. Elle émerge du comportement indéterminable du système lui-même,  dans la mesure où celui-ci réagit comme un chaos déterministe aux influences de l'environnement. Or les influences externes capables d'orienter l'évolution d'un chaos déterministe ne sont pas quelconques. Elles ne sont pas chaotiques, même si elles sont aléatoires. Selon les explications de Popp ce sont des photons cohérents, c'est-à-dire des énergies électromagnétiques ayant des fréquences et des polarisations déterminées. En tout cas les influences les plus faibles (selon Popp au minimum un seul photon suffit) capables d' agir, doivent avoir une orientation  nette (comme la pesanteur dans les tourbillons de Bénard ou le  courant d'air dans notre exemple de la bille), pour que  la symétrie des probabilités  puisse être brisée aux points de bifurcation de l'évolution du système ouvert, et qu'ainsi de nouvelles formes cohérentes, des "structures dissipatives", soient produites. Ces influences, insignifiantes en tant qu'énergies, mais déterminantes pour l'évolution d'un système lorsque celui-ci est sensible à leur orientation, sont ce qu'on appelle des informations.

De toute évidence, toutes les informations de l'environnement, qu'elles soient mécaniques, chimiques, électriques ou électromagnétiques, sont toujours traduites par les organes sensoriels du système biologique en vibrations électriques ou électromagnétiques. Il est donc permis d'admettre qu'en dernier ressort tous les effets de l'environnement se manifestent comme des énergies vibratoires, selon les expressions de E. Guillé, et agissent sur les supports vibratoires que sont les macromolécules et notamment l'ADN des chromosomes. Les interactions entre le système biologique et les systèmes de l'environnement peuvent donc être considérées comme des interactions entre champs électromagnétiques. Les énergies vibratoires en provenance de l'environnement ont cependant pour le système biologique différentes significations:

  - Il existe des énergies vibratoires qui produisent et maintiennent l'intégrité des systèmes vivants par apport d'énergie, et dont les fréquences composent depuis des temps immémoriaux leur champ énergétique. La lumière solaire est certainement la plus importante puisque les plantes se forment par photosynthèse. Les substances organiques des plantes, principalement des sucres et des huiles, emmagasinent cette énergie, et lorsqu'elles  la libèrent de nouveau, de quelque manière que ce soit, elle réapparaît selon Popp en définitive sûrement de nouveau sous forme de quanta de lumière, donc comme photons cohérents ou énergie vibratoire. (11)

- Il existe certainement aussi des vibrations qui sont sans importance pour le système parce qu'elles ne participent pas à sa constitution et par conséquent n'induisent pas de résonance. Ce sont des bruits sans signification qui ne sont pas perçus par le système. On parle alors de transparence du système au bruit. (12)

- Enfin il existe aussi des vibrations dont l'apparition est nouvelle dans l'environnement, qui n'ont donc jamais contribué à la formation et au  fonctionnement du système mais qui malgré tout peuvent entrer en résonance avec lui et le perturber. Cet effet de perturbation ne dépend pas de l'intensité de la vibration mais de sa qualité, de ses fréquences et polarisations. Ces vibrations ne sont pas sans importance comme les bruits, elles donnent une orientation au système, puisqu'elles le perturbent, ce qui veut dire qu'elles ont un sens, qu'elles agissent comme des informations.

De telles informations nouvelles qui perturbent le système sont à l'origine de tout processus d'adaptation, de toute auto-organisation. Elles le perturbent parce qu'elles ne sont pas en harmonie avec son champ vibratoire; elles provoquent des dissonances, des résonances dysharmonieuses. Chacun a pu faire l'expérience que les dissonances blessent l'ouïe. Il est connu que certaines ondes sonores peuvent briser des structures rigides comme le verre, si elles y provoquent une résonance. Cela témoigne de l'importance des forces qui peuvent être mises en jeu par résonance, pour modifier des structures. Des phénomènes analogues se produisent sans doute avec les résonances et interférences liées aux champs et aux structures  des systèmes biologiques. Il est permis d'imaginer que les informations de l'environnement, toujours traduites par les organes sensoriels en vibrations électromagnétiques, peuvent causer des dissonances localisées qui affectent certaines structures. Mais les structures biologiques ne sont pas rigides et cassantes comme le verre, leur comportement chaotique indéterminé, c'est-à-dire leur flexibilité due aux degrés de liberté et leur sensibilité aux moindres influences cohérentes, a pour résultat l'apparition, comme effet de la perturbation, d'une très grande variété de nouvelles modifications structurales. Mais parmi cette variété de nouvelles formes possibles qu'une modification de l'environnement peut produire, il ne reste à la fin d'un processus d'adaptation qu'une seule qui est retenue: la mieux adaptée. Ce fait bien connu ne doit pas nécessairement être attribué à la sélection, il peut aussi être expliqué par les propriétés et interactions des champs énergétiques. Si la forme sélectionnée est la plus adaptée parmi toutes celles qu'une dissonance a pu induire, c'est parce que son propre champ est à l'état d'harmonie le plus parfait avec le champ global modifié du système. Mais alors le champ de cette forme est aussi plus puissant et plus étendu que ceux des formes concurrentes grâce à ces résonances avec le champ morphogénétique global. Cela signifie que dans sa zone d'influence et en cas de persistance de la perturbation modificatrice, la probabilité d'autres transformations de structures vers la même forme est augmentée de façon décisive par rapport aux formes concurrentes et qu'ainsi un processus autocatalytique de reproduction de la structure la plus adaptée est mis en route à partir des structures initiales, des structures modifiées ou d'autres substances adéquates apportées par l'alimentation. Ce processus biologique de la reproduction invariante peut être comparé à celui de la cristallisation. Si l'on introduit un microcristal comme germe dans une solution sursaturée, il induit, comme conséquence de son champ énergétique, la formation de cristaux plus grands.

Mais lorsque les nouvelles formes adaptées sont établies par reproduction, la nouvelle information qui a provoqué la mutation est neutralisée en tant que perturbation et elle est intégrée comme nouvelle composante vibratoire dans le champ énergétique du système adapté, devenu plus complexe. L'auto-organisation, l'apparition de structures nouvelles et plus complexes, ne peut donc pas être expliquée par le seul comportement chaotique du système et par le hasard, la complémentarité de cette indétermination avec la détermination des structures préexistantes et de leur champ énergétique doit aussi être prise en considération.

L'intégration fonctionnelle des systèmes ouverts.

Cette conception de l'évolution biologique par auto-organisation peut à présent être résumée très brièvement en utilisant des termes à signification très générale:

• La complémentarité de la structure préexistante (substantialité) avec son champ énergétique (dynamisme) produit, sous condition d'un apport constant d'énergie par l'intermédiaire  du métabolisme, un champ continu d'interférences, qui constitue un ordre.
•  La complémentarité de cet ordre cohérent (continuité) avec le désordre ou l'incohérence (discontinuité), qui caractérise la complexité des systèmes biologiques, constitue  un état très éloigné de l'équilibre thermodynamique,  qui devient le siège de l'émergence de "structures dissipatives", donc de l'apparition d'une variété de formes nouvelles, plus complexes, sous l'effet d'influences minimes mais cohérentes qui jouent le rôle d'informations.
•  La complémentarité entre le choix d'une variété indéterminée de nouvelles formes (indétermination) et la contrainte qu'imposent les structures préexistantes (détermination) conduit, par un processus analogue à celui de la cristallisation et sous condition d'un apport de substances adéquates, à la reproduction de la structure nouvelle la plus adaptée.

Ainsi une boucle de la spirale de l'évolution se referme sur elle-même. L'auto-organisation des systèmes ouverts ne doit cependant pas être comprise comme un enchaînement linéaire de processus consécutifs, comme elle a été présentée pour des raisons logiques et didactiques. Elle émerge plutôt de l'ensemble des différentes propriétés du système en tant que champ énergétique en interaction avec d'autres champs énergétiques et par conséquent de la conjonction des trois antagonismes définissant les fonctions primordiales avec trois processus énergétiques autocatalytiques analogues à la résonance, aux structures dissipatives et à la cristallisation, et ceci à la condition d'apports d'énergies, d'informations et de substances adéquates de l'environnement.

Auto-organisation et hérédité.

L'auto-organisation constitue le caractère essentiel de la vie. Elle apparaît à tous les niveaux de la complexité biologique, obéissant toujours aux mêmes lois et aux mêmes conditions fondamentales. F.-A. Popp explique le fonctionnement de l'ADN et par conséquent la régulation du métabolisme cellulaire par les résonances formant des réseaux d'interférences cohérentes à la manière des "structures dissipatives". Selon H. Heine la substance fondamentale, l'association d'eau et de polymères glucidiques, forme un système très sensible qui répond à des stimulations minimes par des réactions spontanées et ordonnées et joue donc un rôle capital dans la coordination globale de l'activité des formations cellulaires et des organes. Même l'organisation centrale du système neurocybernétique fonctionne, selon les conceptions actuelles de manière globale, dans le sens de l'auto-organisation des "structures dissipatives". Mais le fonctionnement de chacune de ces structures biologiques repose essentiellement sur des propriétés énergétiques, donc sur un champ énergétique. A la hiérarchie des structures correspond donc une hiérarchie des champs énergétiques des systèmes biologiques.

Chaque système biologique de n'importe quel niveau est capable de s'adapter par auto-organisation à son milieu. Cela signifie qu'en tant que partie composante il s'intègre par auto-organisation harmonieusement dans l'unité de l'ensemble. Mais cette harmonisation du champ énergétique de la partie avec le champ énergétique d'ordre supérieur de l'ensemble qu'il contribue à composer, a pour conséquence que le fonctionnement de la partie est dirigé par le fonctionnement du tout, de l'organisme entier ou par son champ morphogénétique. C'est la raison pour laquelle les propriétés fonctionnelles des parties constituent un reflet, un hologramme, des propriétés fonctionnelles de l'ensemble.

Cette conception de l'évolution par auto-organisation résultant de l'interaction de champs énergétiques, permet de comprendre ce que la doctrine néo-darwinienne laisse dans l'obscurité, à savoir comment la "pression sélective" des  modifications de comportement, qui impliquent uniquement des cellules somatiques, peut se répercuter sur le matériel génétique, l'ADN des cellules germinales, seules capables de transmettre des informations aux descendants, mais qui, fonctionnellement, ne sont apparemment pas impliquées dans ces modifications de comportement.

Toutes les cellules, tous les tissus et organes et par conséquent également les organes génitaux et les cellules germinales dont dérivent les ovules ou les spermatozoïdes, sont englobés dans un seul champ morphogénétique, propre à l'individu, qui constitue en quelque sorte le milieu énergétique de toutes les cellules. Il est connu que le matériel génétique des chromosomes est formé par une double chaîne de molécules d'ADN, par deux brins homologues disposés en spirale, et qu'à l'état de repos, cette hélice s'enroule à nouveau sur elle-même, formant une "superhélix". Cet état assure au matériel génétique une protection contre les influences externes et une grande stabilité. A l'état fonctionnel et dans certains stades des divisions cellulaires, ces brins sont séparés, ce qui les rend sensibles aux influences énergétiques de l'environnement. Au début de la méiose, de la formation des cellules reproductrices, il existe une phase où les chromosomes sont complètement déroulés et où leurs deux brins se séparent. L'occasion d'une transmission d'informations depuis les cellules somatiques, par l'intermédiaire du champ morphogénétique, aux cellules reproductrices, existe donc dans cette phase, où l'ADN est particulièrement sensible aux influences externes. Une telle transmission est sans doute très fragmentaire. On sait qu'il faut de nombreuses générations pour qu'un comportement soit génétiquement fixé. Mais on sait aussi, par la théorie de l'information, que les erreurs d'un message peuvent être éliminées par la répétition indéfinie du même message. Le sens fonctionnel de cette restriction dans la transmission d'informations acquises est évident: seules des informations résultant de modifications durables de l'environnement et correspondant donc à des états relativement stables du milieu, doivent être fixés dans le code génétique et transmis héréditairement à la descendance. Il est certain que dans cette phase de fixation progressive de l'information, la sélection intervient secondairement de façon décisive, mais elle ne peut pas être la cause et le moteur de l'évolution.

Notes bibliographiques.

(1) I. Prigogine et I. Stengers, "Entre le Temps et l'Eternité", p. 53

(2) ibid. p. 58-59. Prigogine a désigné cette apparition d'un ordre dans le chaos par le terme "structures dissipatives" parce que les processus thermodynamique corrélés se dispersent de façon instantanée sur de plus grandes portées; mais il a aussi utilisé le terme de "structures cohérentes".

(3) H. Haken et A. Wunderlin, "Le chaos déterministe", La Recherche, No. 225, oct. 1990.

(4) F.-A. Popp, "Neue Horizonte in der Medizin", p. 46.

(5) ibid. voir chapitre sur les photons cohérents, p. 67.

(6) B. Nicolescu, dans "Nous, la particule et le monde", p. 33, cite la  définition de la non-séparabilité quantique donnée par Bernard d'Espagnat:

"Par "non-séparabilité" il faut entendre que si l'on veut concevoir à cette réalité des parties localisables dans l'espace, alors, si telles de ses parties ont interagi selon certains modes définis en un temps où elles étaient proches, elles continuent d'interagir quel que soit leur mutuel éloignement, et cela par le moyen d'influences instantanées.              

Nicolescu ajoute le commentaire suivant:

"Tout le problème est de bien comprendre le sens des mots "influences instantanées", car ils peuvent déclencher les pires confusions. Ces "influences" ne signifient pas que, à partir d'un certain "émetteur", on peut transmettre instantanément un signal à un "récepteur". La non-séparabilité concerne l'ensemble des systèmes et non pas un système séparé. Vouloir manipuler un certain "émetteur" pour transmettre un "message" revient à le considérer en tant que système séparé, isolé, et donc on abolit les conditions de la non-séparabilité.  La spontanéité quantique est (heureusement) incompatible avec la manipulation macroscopique de la non-séparabilité. Quand quelqu'un lève son bras droit il n'influence pas ce qui se passe sur Sirius.

  La non-séparabilité quantique a une signification beaucoup plus subtile et d'ailleurs beaucoup plus intéressante que ce que nos habitudes mentales classiques essayent de nous faire croire. Elle nous dit qu'il y a dans le monde, tout du moins à une certaine échelle, une cohérence, une unité des lois qui assurent l'évolution de l'ensemble des systèmes  naturels.

(7) Hans Primas, conférence lors d'un symposium sur la complémentarité, Lenzburg, septembre 1990.

(8) H. Atlan, "L'organisation biologique et la théorie de l'information", p. 52 et suivantes. Atlan expose la loi de la variété indispensable de Ashby, selon laquelle, dans les systèmes cybernétiques complexes, la variété qualitative (et non pas la quantité) des réponses possibles aux stimulations doit être d'autant plus grande que le nombre d'états acceptables est restreint.

(9) H. Heine, dans A. Pischinger, "Das System der Grundregulation", fait une énumération détaillée des liaisons biochimiques et donne une explication scientifique  de la complémentarité de l'ordre et du désordre qu'il présente comme l'équilibre entre l'enthalpie et l'entropie. Il écrit: "L'entropie entre donc dans la rupture des structures et l'enthalpie dans la formation des structures". Il s'agit donc bien, en utilisant d'autres termes, de l'antagonisme entre la discontinuité (rupture de structure, entropie ou chaos) et la continuité (formation de structures, enthalpie ou cohérence des relations énegétiques).

(10) Image symbolique choisie  par H. Atlan comme titre d'un de ses livres: "Entre le cristal et la fumée".

(11) F.-A. Popp, chapitre "Nourriture en tant qu'information", p. 154.

(12) ibid. p. 67. Popp explique que la probabilité que des bruits chaotiques perturbent les régulations du système est d'autant plus faible que le mélange de ses fréquences propres est plus complexe. Par conséquent les systèmes biologiques complexes ne sont guère influencés par des bruits chaotiques. Ces systèmes sont donc transparents aux bruits et par conséquent d'autant plus sensibles aux moindres influences cohérentes.