Le cours «Notre cerveau à tous les niveaux» donné dans le cadre de la 10e année d’existence de l’UPop Montréal a donc débuté mercredi dernier dans le café Les Oubliettes rempli à pleine capacité (arrivez tôt la prochaine fois pour avoir de bonnes places !). Comme je le ferai pour chaque séance, j’ai mis le pdf du Power Point de cette première présentation au bas de la page L’école des profs de mon site ou directement en suivant ce lien. Pour le Facebook Live de cette première séance elle demeure disponible pour visionnement ici. Comme je l’ai expliqué dans un billet antérieur présentant la démarche générale du cours, je vais soulever aujourd’hui quelques questions générales qui seront abordées mercredi le 30 octobre lors de notre deuxième séance intitulée «De la «poussière d’étoile» à la vie : ces bizarreries qui font qu’on est ici aujourd’hui».

On a vu la semaine dernière que devant certaines illusions d’optique, on est troublé de constater que « nos sens peuvent nous tromper ». C‘est-à-dire que le monde de nos perceptions n’est peut-être pas un « miroir » du monde extérieur mais bien une interprétation, une construction, ou une simulation, à partir de ce que nos sens peuvent capter du monde. On doit alors reconnaître que la structure particulière de notre corps (et en particulier de notre système nerveux) détermine ce qui pourra être connaissable pour nous. Or cette structure est le fruit d’une très longue évolution, et c’est ce que cette deuxième séance voudrait explorer.

Dans leur fascinant ouvrage “The Systems View of Life. A Unifying Vision”, Fritjof Capra et Pier Luigi Luisi notent que durant l’histoire occidentale de la science et de la philosophie, il y a eu une tension entre 2 quêtes : d’une part l’étude de la matière (« de quoi c’est fait ? ») et d’autre part l’étude de la forme (« c’est quoi le pattern ? »). Il est important de distinguer les deux et nous commencerons par dire quelques mots sur l’origine cosmique des atomes qui constituent notre corps et notre système nerveux.

Car comme le disait si bien Hubert Reeves :

« L’histoire de l’Univers, c’est comment ces quarks et ces électrons sont devenus vous-mêmes.

Quand vous prenez conscience de votre existence, vous faites l’acte le plus extraordinairement complexe qui n’ait jamais été fait dans l’Univers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et d’électrons jouent un rôle précis pour que vous soyez en mesure de penser ».

Plus de 13,8 milliards d’années d’organisation et de complexification depuis le Big Bang ont été nécessaires pour concrétiser ce simple fait. »

Une petite partie du cosmos va ainsi prendre conscience de lui-même (ou plutôt d’une partie de lui-même) et quand on s’arrête à y penser, on retrouve la même circularité évoquée la semaine dernière qui donne le vertige ! Et donc on se rend compte qu’il y a un lien entre ce qui nous constitue et par exemple les étoiles qu’on peut observer dans le ciel (nos atomes lourds y ont été fabriqués).

J’avais déjà évoqué ces questions reliant l’infiniment grand, l’infiniment petit et l’infiniment complexe dans quelques billets de ce blogue :

Les trois infinis : le grand, le petit et le complexe

Une visite guidée des trois infinis : petit, grand et complexe

Deux autres liens qui nous unissent au cosmos

Ces atomes ont pu par la suite former des molécules, c’est-à-dire des assemblages d’atomes semblables ou différents. Et puis ce que l’on observe ensuite, c’est le passage de molécules simples vers des molécules de plus en plus complexes comme les acides aminés. On parle “d’auto-organisation” pour désigner de tels processus de croissance de la complexité. On dit aussi que ceux-ci sont “sous contrôle thermodynamique”, c‘est-à-dire qu’ils vont former spontanément, sans l’intervention de forces extérieures, les formes moléculaires les plus stables pour les conditions physico-chimiques qui sont réunies.

La notion d’auto-organisation permet de comprendre comment de l’ordre peut apparaître spontanément au sein du désordre et amener l’émergence spontanée d’une structure (grâce aux propriétés et interactions de la matière explicables par des lois naturelles, et aucune autre « volonté » extérieure). Les exemples sont nombreux, à différentes échelles : l’apparition de motifs périodiques dans un liquide chauffé par le dessous (cellules de convection); la formation des dunes (par l’interaction du sable et du vent); un nuage de gaz et de poussière qui va former, grâce à la gravité, une étoile; les interactions moléculaires qui vont donner lieu aux processus du vivant…

Or quand les patterns deviennent très complexes, comme dans le cas d’une protéine faite de centaines ou de milliers d’acides aminés, un autre élément va s’inviter pour rendre compte de ce que l’on observe : le hasard. J’avais détaillé tout ça dans ce billet de blogue d’il y a trois ans, alors que je présentais un cours assez proche de la séance de la semaine prochaine.

L’essentiel à retenir c’est qu’à un certain niveau de complexité, il semble y avoir des événements « accidentels » qui font en sorte que si on « rejouait le film de l’évolution » une autre fois, on n’obtiendrait pas le même résultat, comme le disait le paléontologue Stephen Jay Gould.

Ce même billet de blogue de 2016 présentait ensuite la définition la plus concise que l’on puisse donner d’un organisme vivant (l’émergence de la vie étant l’étape de complexité suivante), celle de Maturana et Varela pour qui les êtres vivants sont caractérisés principalement par le fait qu’ils sont constamment en train de s’autoproduire.

Car comme je l’écrivais dans ce billet :

« …chacune de ces cellules du corps humain, encore aujourd’hui, doit continuellement « s’autoproduire » pour lutter contre la seconde loi de la thermodynamique. Et c’est ce processus minimal du vivant que la théorie de l’autopoïèse va saisir dans sa formule originale. Du grec autos, soi, et poiein, produire, un système autopoïétique est un réseau complexe d’éléments qui régénèrent constamment, par leurs interactions et transformations, le réseau qui les a produits."

Je vous propose encore ici quelques autres anciens billets de blogue qui abordaient cette question :

Francisco Varela : qu’est-ce que la vie ?

Lumière sur les premières membranes cellulaires

« Mind in life » : une continuité entre la vie et la pensée

Les bases moléculaires du toucher se précisent

Mieux penser le vivant en utilisant ses mots

Comme l’écrivent Maturana et Varela dans l’Arbre de la connaissance, « ces systèmes autopoïétiques subissent des reproductions séquentielles engendrant des lignées historiques. Comme tous les êtres vivants, nous sommes des êtres historiques. »

Notre histoire en tant que système dynamique complexe est donc le fruit d’interactions circulaires entre des processus d’auto-organisation et des phénomènes de sélection (dont la sélection naturelle de Darwin est le plus connu, mais il y en a d’autres, notamment dans le cerveau entre différentes assemblées de neurones, ce que Gerald Edelman avait appelé le Darwinisme neuronal). C’est la proposition principale de ce qu’on appelle la théorie évolutive des systèmes (« evolutionary systems theory (EST) », en anglais).

Ce qui est important de noter ici, c’est que l’environnement ne « sélectionne » pas dans le sens de « choisir ». Les organismes qui survivent ne le font que parce que leur structure est compatible ou congruentes avec celle de l’environnement dans lequel ils se trouvent. Ce qui veut dire que les différents individus de différentes lignées sont tous « adaptés » à leur environnement (i.e. ils sont capables de continuer la lignée à laquelle ils appartiennent).

Encore une fois, pour ceux et celles qui voudraient fouiller cette question :

L’évolution n’est pas que la sélection naturelle

François Jacob et le bricolage de l’évolution

Alfred Wallace : dans l’ombre de Darwin

Ces nombreux événements sans lesquels nous ne serions pas là pour en parler

Deux « arbres de la vie » pour les 15 ans du Cerveau à tous les niveaux !

Lundi prochain, on continuera à préparer la deuxième séance de ce cours donné en collaboration avec l’UPop Montréal en considérant l’émergence des systèmes nerveux chez les multicellulaires, et ce, de l’éponge à l’humain !