Qu'est-ce que la vie ?
La biologie est la science du vivant, et elle ne sait pas définir son objet. Ce n'est pas un aveu d'ignorance : c'est un résultat, et il en dit long sur ce que la nature nous propose comme frontières.
État de la question
Ce qui est établi
- Toutes les formes de vie connues partagent une même liste de propriétés.
- Toutes sont cellulaires et fondées sur l'ADN et l'ARN.
- On sait synthétiser chimiquement un génome bactérien complet et le faire fonctionner.
Ce qui se discute
- Les virus sont-ils vivants ? Et les prions ?
- Une cellule à génome synthétisé est-elle une vie « artificielle » ?
- La définition de travail de la NASA est-elle utilisable hors de la Terre ?
Ce qui reste ouvert
- Une définition unique du vivant est-elle seulement possible ?
- La vie doit-elle être chimique ?
- Comment reconnaîtrait-on une vie qui ne ressemble à rien de connu ?
Une liste, pas une définition
Ouvrez n'importe quel manuel : vous n'y trouverez pas une phrase qui dit ce qu'est la vie, mais un inventaire de ce que font les êtres vivants.
Les manuels contemporains s'accordent sur sept ou huit propriétés communes à tous les organismes connus : une organisation cellulaire hiérarchisée, un métabolisme qui capte et transforme l'énergie, la croissance et le développement, la reproduction, la réponse aux stimuli, l'homéostasie — le maintien de conditions internes stables —, et enfin l'adaptation par évolution sous l'effet de la sélection naturelle.
Le point décisif tient dans un détail qu'on oublie souvent de souligner : chacune de ces propriétés se retrouve, prise isolément, dans des systèmes que personne ne songerait à dire vivants. Un cristal croît et possède une structure ordonnée. Un feu se nourrit, se propage et meurt faute de combustible. Une rumeur se reproduit et évolue. Aucun de ces objets ne coche toutes les cases en même temps. C'est la conjonction, et non un critère unique, qui trace la frontière.
Le biochimiste Daniel Koshland a proposé en 2002 une formulation plus élégante sous l'acronyme PICERAS : Program (un programme génétique), Improvisation, Compartmentalization, Energy, Regeneration, Adaptability, Seclusion — l'isolement des réactions chimiques les unes des autres. Il a surtout laissé le contre-exemple le plus efficace qu'on ait sur la question. Si la reproduction est le critère du vivant, alors « un lapin est mort ; deux lapins — un mâle et une femelle — sont vivants, mais l'un ou l'autre pris seul est mort ».
78 définitions, peut-être 400
La difficulté n'est pas restée théorique. Lors d'un atelier de la société internationale pour l'étude de l'origine de la vie tenu en 2003, chaque participant s'est vu demander sa définition personnelle du vivant. Résultat rapporté par Palyi, Zucchi et Caglioti : 78 réponses différentes. Le géobiologiste Radu Popa, qui a entrepris de recenser systématiquement la littérature, en compte pour sa part « au moins trois cents, peut-être quatre cents ».
Face à cette prolifération, la communauté a fait un choix pragmatique : renoncer au critère unifié et accepter de travailler avec une liste de caractéristiques. Ce renoncement n'est pas une défaite. Il ressemble à ce qui est arrivé à d'autres concepts scientifiques centraux — l'espèce, le gène, la planète — dont on a fini par admettre qu'ils désignent des familles de cas apparentés plutôt que des essences nettes.
La vie n'a peut-être pas de frontière parce qu'elle est apparue graduellement : entre la chimie et la biologie, il n'existe aucune raison qu'un seuil net ait jamais été franchi.
Ce qui déborde des cases
Trois familles d'objets mettent la liste en échec, et chacune pour une raison différente.
Les virus
Un virus, c'est du matériel génétique — ADN ou ARN — dans une coque protéique. Ni cellule, ni membrane propre, ni organites, ni métabolisme autonome ; il ne se réplique qu'en détournant la machinerie d'une cellule-hôte. Confronté à la liste : il évolue, donc coche l'évolution ; il se reproduit, mais par procuration ; il n'a ni métabolisme ni homéostasie. La majorité des biologistes le classent comme non vivant, ou « à la frontière » — Van Regenmortel et Mahy parlaient en 2004 d'entités infectieuses non vivantes menant tout au plus une existence empruntée.
Deux découvertes ont rendu ce verdict moins confortable. D'abord les virus géants, comme le Tupanvirus décrit en 2018, dont le génome dépasse celui de certaines bactéries. Ensuite le concept de virocellule, proposé en 2011 par le virologue Patrick Forterre (Institut Pasteur) : le véritable état vivant d'un virus ne serait pas le virion, simple stade de dispersion comparable à une spore, mais la cellule infectée transformée en usine à virions — métaboliquement active, et bel et bien vivante. Le débat déplace alors la question : on ne demande plus si un objet est vivant, mais quelle phase d'un cycle mérite ce nom.
Les prions
Protéines infectieuses responsables notamment de l'encéphalopathie spongiforme bovine, les prions se répliquent — en imposant leur conformation à d'autres protéines — tout en étant totalement dépourvus de matériel génétique. Ils brouillent le lien, qu'on croyait indissociable, entre hérédité et acide nucléique.
Les systèmes qui font semblant
En 2009, Tracey Lincoln et Gerald Joyce ont construit un système d'ARN capable d'auto-réplication soutenue et d'évolution darwinienne en éprouvette. Il satisfait techniquement la définition de la NASA. Joyce lui-même a précisé qu'il ne s'agissait pas d'une forme de vie. Quand le système passe le test et que l'auteur du test dit non, c'est le test qu'il faut interroger.
La définition de travail
L'astrobiologie n'a pas le luxe d'attendre un consensus : pour chercher de la vie ailleurs, il faut bien dire ce qu'on cherche. D'où la définition dite de travail, adoptée par la NASA : « un système chimique auto-entretenu capable d'évolution darwinienne ».
Ce que cette définition gagne et ce qu'elle perd
Elle gagne l'opérationnalité : deux critères mesurables en principe, indépendants de la biochimie terrestre particulière, utilisables sur un échantillon martien comme sur un spectre d'exoplanète.
Elle perd les virus, qu'elle exclut ; les organismes stériles, qui n'évoluent pas ; et elle laisse « chimique » et « auto-entretenu » dans un flou considérable. Elle a par ailleurs été explicitement présentée par ses auteurs comme provisoire et non contraignante — ce que la reprise médiatique oublie régulièrement.
Le mot « chimique » porte à lui seul une décision philosophique. Le champ de la vie artificielle, fondé conceptuellement par Christopher Langton qui en forge le nom en 1986, étudie des populations simulées qui se reproduisent, mutent et évoluent dans un ordinateur. Faut-il un substrat moléculaire pour vivre, ou l'organisation suffit-elle ? La définition de la NASA répond par décret plutôt que par argument.
Fabriquer une cellule, et ne pas la comprendre
En 2010, l'équipe de J. Craig Venter a produit la première bactérie dotée d'un génome entièrement synthétisé chimiquement, Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0. En 2016, elle a publié JCVI-syn3.0 : la cellule au plus petit génome connu parmi les organismes auto-réplicatifs cultivables, 473 gènes pour 531 560 paires de bases (Hutchison et coll., Science, 25 mars 2016).
Le résultat le plus instructif n'est pas la prouesse technique. C'est que l'équipe ignorait la fonction biologique de 149 de ces 473 gènes, soit 31,5 % du minimum vital. Venter l'a résumé sans détour : environ un tiers des gènes essentiels à la vie dans cette cellule ont une fonction inconnue. Une version ultérieure, syn3A, a dû réintroduire 19 gènes pour que la division cellulaire se déroule correctement.
Controverse Le caractère réellement « synthétique » de ces cellules est contesté : le génome chimiquement fabriqué dérive d'un organisme naturel, et il a été installé dans une cellule-hôte existante, avec ses membranes, ses ribosomes et son métabolisme. On a écrit le logiciel, pas la machine.
Pourquoi la question compte
Une querelle de définition peut sembler scolastique. Elle a pourtant trois conséquences très concrètes.
Chercher ailleurs
Un instrument embarqué sur une sonde ne détecte pas « la vie » : il détecte ce que ses concepteurs ont décidé de compter comme indice de vie. Une définition trop terrestre rendrait invisible une biologie fondée sur un autre solvant ou une autre chimie — c'est le problème de la weird life.
Fixer des limites
Organoïdes cérébraux, embryons de synthèse, cellules à génome réécrit : le droit et la bioéthique ont besoin de seuils, et les demandent à une science qui n'en a pas à offrir. Les seuils finissent par être fixés par convention réglementaire plutôt que par la biologie.
Se situer
Chaque cas-limite déplace la ligne entre nous et le reste. Le débat sur les virus, celui sur la vie synthétique et celui sur la sentience des invertébrés sont trois versions de la même opération : rétrécir ou élargir le cercle de ce qui compte.
La conclusion honnête est probablement celle-ci : l'absence de définition unique n'est pas une lacune à combler, mais une information sur le monde. Si la vie est apparue par degrés à partir de la chimie — voir la question suivante —, alors il n'existe aucune raison de principe pour qu'un seuil net existe quelque part. Nous cherchons une porte là où il n'y a peut-être qu'une pente.
Ce qui a bougé récemment
Depuis deux ans
- Un consortium international annonce que les seize chromosomes de la levure de boulanger existent en version synthétique, et présente une souche dont plus de la moitié du génome a été réécrite. Le vivant devient un texte modifiable à l'échelle d'un organisme entier.
- Des amas de cellules humaines ciliées, assemblés sans aucun gène ajouté, se déplacent de façon autonome et referment des lésions en culture. Ni organismes, ni machines : un cas-limite de plus, et il ne vient d'aucune des cases existantes.
- Le Breakthrough Prize in Life Sciences récompense David Liu pour l'édition de bases, qui corrige une lettre du génome sans couper les deux brins de l'ADN. Écrire le vivant devient une opération de précision — comprendre ce qu'on écrit, beaucoup moins.
Ce qui se joue maintenant
Au-delà de la querelle de définition, trois dossiers concrets attendent une réponse que la biologie ne sait pas donner.
Biosécurité
La synthèse d'ADN sur commande est devenue accessible et bon marché. Les garde-fous reposent sur le criblage volontaire des séquences par les fournisseurs — un dispositif sans définition juridique claire de ce qui constitue un organisme, donc difficile à rendre contraignant.
Qui possède le vivant ?
Un génome écrit en laboratoire est-il une invention brevetable ou une découverte ? Le droit de la propriété intellectuelle tranche au cas par cas, sur des catégories que la biologie refuse de fixer.
Le vertige du minimum vital
Un tiers des gènes indispensables à la plus petite cellule auto-réplicative connue reste de fonction inconnue. On sait donc construire un organisme fonctionnel sans savoir pourquoi il fonctionne — situation inhabituelle pour une ingénierie.
Le cercle de ce qui compte
Chaque cas-limite tranché déplace la frontière entre ce qu'on peut utiliser librement et ce qui mérite protection. Organoïdes cérébraux et embryons de synthèse posent la question sans attendre que la définition soit prête.