LES SCIENCES BIOLOGIQUES

Le mot « biologie � apparaît au début du XIXe si�cle dans l'oeuvre de Lamarck. La biologie est la science des êtres vivants : on distingue communément biologie animale et biolo¬gie végétale : mais dans les deux r�gnes la vie est maintenue par les mêmes processus ; et ses caract�res communs aux ani¬maux et aux végétaux sont précisément ceux qui distinguent la mati�re vivante de la mati�re inerte, ceux qui définissent l'ori¬ginalité du fait biologique.

1° L'unité morphologique de tous les êtres vivants (animaux et végétaux) est la cellule (il y a des vivants monocellulaires et pluricellulaires). La cellule est composée d'un noyau et de cytoplasme à l'état colloïdal. La membrane cellulaire est per¬méable mais cette perméabilité n'est pas passive et n'obéit pas aveuglément aux lois simples de l'osmose. C'est une perméa¬bilité sélective qui s'exerce en fonction des besoins de la cel¬lule.

2° A ce caract�re est liée l'irritabilité cellulaire. Une cellule répond par des réactions spécifiques aux excitations de stimuli

1. Chapitre rédigé en collaboration avec Paulette Vergez, agrégée des sciences naturelles.

extérieurs. L'être vivant ne subit pas passivement le milieu mais s'y adapte activement.

3° La cellule est susceptible d'assimiler. Assimiler c'est «rendre semblable �. Par exemple l'homme, avec la viande de boeuf, de porc ou les végétaux qu'il mange, fabrique du muscle humain. Nous utilisons les protéines du bifteck, différentes des nôtres : nous les détruisons et les reconstituons selon nos sch�mes propres. Ces opérations s'effectuent grâce à des cataly¬seurs biologiques, les diastases. Le vivant rejette les déchets. Ces processus de dégradation et de synth�se définissent le métabo¬lisme. «Le métabolisme, écrit Plantefol, c'est la vie même.�

4° La cellule respire (consomme de l'oxyg�ne et rejette du gaz carbonique) et la respiration lui fournit de l'énergie diverse¬ment utilisée.

5° La cellule a le pouvoir de se diviser : ainsi la masse cellu¬laire s'accroît jusqu'à ce que le vivant atteigne sa taille spéci¬fique. Certaines cellules cependant ne se divisent pas. Par exemple, le nombre des cellules nerveuses, hautement différen¬ciées, est acquis définitivement à la naissance de l'individu. Une cellule nerveuse lésée ne sera jamais remplacée. En revanche, la division d'autres cellules permet les processus d'autoréparation : je guéris rapidement d'une blessure au doigt, parce que les cellules de la couche profonde de l'épi¬derme se multiplient et remplacent la mati�re perdue.

6° Enfin, les êtres vivants ont le pouvoir de se reproduire. La reproduction est rendue possible par la fusion de cellules spé¬ciales, les gam�tes (fusion du gam�te mâle et du gam�te femelle).

L'être vivant apparaît avant tout comme un individu, c'est-à-dire comme un ensemble unifié et relativement autonome' (les scolastiques caractérisaient l'individu comme « indivisum in se, divisum a quolibet alio �) 2. L'individualité n'est pas abso¬lue puisque certains vivants élémentaires peuvent être divisés sans périr (par exemple un ver de terre). Il n'en reste pas moins

1. Ce qui prouve cette autonomie relative, c'est, disait tr�s justement Claude Bernard, « qu'on voit un être vivant naître, se développer et mourir sans que cependant les conditions du monde extérieur changent pour l'observateur�.

2. «Indivisible en lui-même, autonome à l'égard de tout le reste.�

que chaque être vivant nous apparaît comme un tout, comme un organisme dont les éléments sont subordonnés à l'ensemble. L'organisme n'est pas une juxtaposition d'organes et de cel¬lules, mais un ensemble harmonieux dont les constituants sont subordonnés à un fonctionnement global. Alors que la physique ne connaissait que des phénom�nes, la biologie a pour objet des êtres. Et ce qui caractérise un être c'est précisément son unité. «Je tiens pour axiome, écrivait Leibniz à Arnauld, cette proposition identique qui n'est diversifiée que par l'accent, savoir que ce qui n'est pas véritablement un être n'est pas non plus véritablement un être. Il n'y a que les substances indivi¬sibles et leurs différents états qui soient absolument réels.� Cette unité fondamentale du vivant qui maintient dans une large mesure sa forme spécifique en assimilant des substances étrang�res, en se réparant lui-même, va constituer, comme nous le montrerons, un sérieux obstacle à l'analyse scientifique des processus biologiques. Est-ce seulement cette complexité, cette autonomie au moins apparente du vivant qui explique le retard des sciences biologiques par rapport aux sciences de la mati�re inerte ?

On a fait remarquer que l'homme, utilisant les végétaux et les animaux pour sa nourriture, ne pouvait songer d'emblée à en faire l'objet d'une recherche désintéressée. Et dans la mesure où son propre corps revêtait à ses yeux une valeur particuli�re et même un caract�re sacré, l'homme ne pouvait manquer d'avoir quelque répugnance à l'étudier comme une chose (la dissection des cadavres humains fut considérée jusqu'au Mile si�cle comme un sacril�ge). Mais d'autre part, la tech¬nique médicale a suscité tr�s tôt les recherches biologiques (la botanique elle-même est liée à la médecine qui se préoccupait de la valeur thérapeutique de certaines plantes).

La premi�re vision des choses a été anthropomorphique. Les données biologiques — précisément parce qu'elles sont trop proches de nous — étaient inconsciemment utilisées comme principe d'explication beaucoup plus qu'elles n'étaient prises pour objet d'études. C'est ainsi que la chimie de Paracelse (1493-1541) était une biologie déguisée. Pour cet alchimiste la rouille et le vert-de-gris étaient les «excréments des métaux� qui «mangent et boivent plus que de raison dans le sein de la

terre �. Paracelse projetait, sur les phénom�nes chimiques, son expérience humaine de la digestion. La science moderne ren¬verse ce schéma d'explication. Pour nous la digestion n'est que l'hydrolyse des substances alimentaires par les diastases. Notre biologie s'efforce d'être une chimie. Il y a là une difficile rup¬ture avec «l'attitude naturelle� qui explique que même si la curiosité biologique est ancienne, c'est seulement depuis une centaine d'années (et notamment à partir des travaux de Claude Bernard) que la biologie est devenue une science positive.

L'anatomie (le mot signifie en grec précisément dissection) est il est vrai une science fort ancienne. Mais elle se limite à la des¬cription des organes. C'est Claude Bernard qui fit au milieu du XIX' si�cle de la physiologie (étude du fonctionnement orga¬nique) une science positive. Aujourd'hui la biologie comporte un grand nombre de disciplines scientifiques (par exemple l'histologie, étude des tissus, la cytologie, étude de la cellule, la génétique, étude des mécanismes de l'hérédité, l'embryologie, étude des mécanismes de formation de l'être vivant dans la vie prénatale). La physiologie est une discipline générale qui étudie le fonctionnement biologique aussi bien au niveau de la cellule qu'au niveau de l'organe ou de l'organisme entier.

Claude Bernard a voulu constituer la physiologie sur le mod�le de la physique et de la chimie : il a introduit dans cette étude la méthode expérimentale.

LA MÉTHODE EXPÉRIMENTALE

EN BIOLOGIE

Dans la troisi�me partie de son Introduction à la médecine expérimentale, Claude Bernard analyse ses propres recherches expérimentales et y montre à l'oeuvre la méthode ternaire dont nous avons parlé à propos de la physique : observation du fait, explication anticipée (hypoth�se) et vérification de cette hypo¬th�se.

Par exemple, Claude Bernard observe que des lapins qu'on vient de lui apporter du marché ont une urine claire et acide. Cette obser¬vation est fortuite. Cependant elle n'attirerait pas l'attention d'un ignorant (Pasteur dira : «Le hasard ne favorise que des esprits pré¬parés �). En revanche, pour un savant biologiste, ce fait prend une signification polémique car il sait que «les lapins ont ordinairement l'urine trouble ou alcaline, en leur qualité d'herbivores, tandis que les carnivores ont au contraire les urines claires et acides �.

Comment expliquer le fait ? Claude Bernard suppose que ces lapins n'ont pas mangé depuis longtemps et «se trouvent ainsi transformés par l'abstinence en véritables animaux carnivores, vivant de leur propre sang �.

Claude Bernard vérifie alors son hypoth�se en faisant varier le régime alimentaire des lapins. Il leur donne de l'herbe et, quelques heures apr�s, leurs urines deviennent troubles et alcalines. Il les soumet à nouveau à l'abstinence et trente-six heures plus tard les urines sont de nouveau «claires et fortement acides �. Pour faire une contre-épreuve Claude Bernard «réalise expérimentalement un lapin carnivore� en le nourrissant de boeuf bouilli froid et constate que «pendant toute la journée de cette alimentation animale le lapin garde des urines claires et acides �. Claude Bernard reproduit l'expérience sur le cheval et conclut enfin «à cette proposition générale qui alors n'était pas connue, à savoir qu'à jeun tous les animaux se nourrissent de viande �.

Rappelons maintenant dans quelles conditions Claude Bernard fut amené à faire sa découverte fondamentale sur la fonction gly¬cogénique du foie. D�s 1843 Claude Bernard avait entrepris d'étudier «ce que deviennent les différentes substances alimen¬taires dans la nutrition�. Il commence par le sucre «qui est une substance définie et plus facile que toutes les autres à reconnaître et à poursuivre dans l'économie�. Pour saisir la gen�se de la découverte de Claude Bernard il est essentiel de rappeler qu'il y avait à son époque une théorie communément admise sur l'assi¬milation des sucres et c'est précisément la signification polé¬mique des faits observés par Claude Bernard à l'égard de cette théorie qui est le point de départ de ses hypoth�ses. Donc à l'époque de Claude Bernard on pense communément que «le sucre qui existe chez les animaux provient exclusivement des ali¬ments et que ce sucre se détruit dans l'organisme animal par des phénom�nes de combustion, c'est-à-dire de respiration. C'est ce qui avait fait donner au sucre le nom d'aliment respiratoire �.