Sciences de la Vie

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Sciences de la Vie

Biologie

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La biologie, appel√©e couramment la ¬ę bio ¬Ľ, est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des √™tres vivants (ou ayant v√©cu). Toutefois la distinction entre organismes vivants et non vivants est parfois difficile et la d√©termination de l'objet sp√©cifique de la biologie n'a rien d'√©vident.

La vie se présentant sous tellement de formes et à des échelles si différentes que la biologie couvre un très large spectre, qui va du niveau moléculaire, en passant par celui de la cellule, puis de l'organisme, jusqu'au niveau de la population et de l'écosystème. Ces différents niveaux montrent que le domaine du vivant est fortement hiérarchisé et au fur et à mesure que la biologie progresse, elle se spécialise en de multiples domaines, tous plus ou moins liés aux autres.

Au cours de l'histoire de la biologie, des principes fondateurs ont √©t√© d√©couverts. Les plus importants, qui r√©gissent totalement le domaine du vivant et m√™me le d√©finissent sont :

  • l'√©volution qui fait qu'√† chaque g√©n√©ration une s√©lection naturelle est r√©alis√©e, amenant les caract√®res des √™tres vivants les mieux adapt√©s √† une situation particuli√®re √† avoir plus de chance d'√™tre pr√©sents dans les g√©n√©rations suivantes
  • l'h√©r√©dit√©, qui assure la transmission des caract√®res inn√©s d'un individu √† sa descendance.

Sommaire

√Čtymologie

Le terme biologie est form√© par la composition des deux mots grecs bios (ő≤őĻőŅŌā) en fran√ßais ¬ę la vie ¬Ľ et logos (őĽőŅő≥őŅŌā) qui signifie ¬ę l'√©tude ¬Ľ.

Ce mot a √©t√© d√©fini √† la fin du XVIIIe si√®cle par le naturaliste fran√ßais Jean-Baptiste de Lamarck : ¬ę Tout ce qui est g√©n√©ralement commun aux v√©g√©taux et aux animaux comme toutes les facult√©s qui sont propres √† chacun de ces √™tres sans exception, doit constituer l'unique et vaste objet d'une science particuli√®re qui n'est pas encore fond√©e, qui n'a m√™me pas de nom, et √† laquelle je donnerai le nom de biologie. ¬Ľ

Histoire

Article d√©taill√© : Histoire de la biologie.

Principes fondateurs

√Čvolution

Article d√©taill√© : √Čvolution (biologie).
Page titre du Origin of Species (L'Origine des espèces) de Charles Darwin

La première théorie de l'évolution du vivant a été avancée par Jean-Baptiste Lamarck dans son ouvrage Philosophie Zoologique en 1809. Comme son titre l'indique, elle se présente sous la forme d'un système philosophique, bien qu'elle pose les bases essentielles pour la compréhension des êtres vivants et de leur évolution. Cinquante ans plus tard, en 1859, avec la parution de L'Origine des espèces, Charles Darwin propose une explication scientifique de l'évolution, sous la forme d'un mécanisme simple, avec le principe de sélection naturelle. Avec le temps, la théorie originelle de Darwin a été affinée avec les résultats des expériences et observations que les biologistes ont effectuées. La théorie faisant actuellement consensus est celle de la théorie synthétique de l'évolution ou néo-darwinisme.

Le caract√®re √©volutionniste de la vie a pendant tr√®s longtemps √©t√© discut√© et est m√™me encore mis en doute par certaines personnes en dehors de la communaut√© scientifique, mais aucune de ces objections √† la th√©orie de l'√©volution n'est scientifiquement fond√©e. La communaut√© scientifique a depuis tr√®s largement admis l'√©volutionnisme de la vie comme un fait d√©montr√© par l'exp√©rience et l'observation √† maintes reprises notamment par :

  • l'examen des fossiles en pal√©ontologie qui montre l'√©volution des formes de vie √† travers le temps
  • l'anatomie compar√©e qui met en √©vidence les similitudes morphologiques entre des animaux pourtant diff√©rents
  • l'h√©r√©dit√© qui explique les variations g√©n√©tiques d'une g√©n√©ration √† une autre
  • l'√©tude compar√©e du g√©nome de plusieurs organismes qui montre l'√©loignement plus ou moins important dans l'arbre phylog√©n√©tique, permettant ainsi de retracer l'√©volution et l'√©loignement des diff√©rentes formes de vie
  • la s√©lection artificielle qui, pratiqu√©e par l'Homme chez les animaux et les plantes qu'il a domestiqu√©s, est la mise en application par l'Homme du principe de la s√©lection naturelle.

Diversité

Article d√©taill√© : Biodiversit√©.

Si la biologie est si vaste, c'est en raison de l'extr√™me diversit√© du vivant qui se pr√©sente sous tellement de formes que l'on peut avoir du mal √† discerner des points communs. Une hi√©rarchisation du vivant a tout de m√™me √©t√© r√©alis√©e, qui est le domaine de la syst√©matique et de la taxinomie. Tous les √™tres vivants sont class√©s en trois domaines :

Universalité

Structure 3D de la molécule d'ADN

Bien qu'étant différentes, toutes les formes de vie partagent des caractères communs. Ce qui porte à croire que la vie sur Terre a pour origine une seule et même forme de vie, désignée sous l'acronyme de LUCA (pour Last universal common ancestor), qui serait apparue sur Terre il y a au moins 2,5 milliards d'années.

Les principaux caract√®res universels du vivant sont :

  • le carbone, qui de par ses caract√©ristiques physiques sert de ¬ę squelette ¬Ľ √† tous les compos√©s organiques ;
  • l'ADN et l'ARN, qui servent de support au g√©nome et assurent la transmission de ce dernier √† la descendance lors de la reproduction ;
  • la cellule qui est la plus petite unit√© vivante. Ce dernier point est discut√© au sein de la communaut√© scientifique, car les virus sont consid√©r√©s comme vivants par certains biologistes, alors qu'ils n'ont pas de cellules.

Domaines d'études

En raison du caract√®re extr√™mement vaste du sujet, l'√©tude de la biologie n√©cessite un morcellement en domaines d'√©tudes, une approche, un peu ¬ę r√©ductrice ¬Ľ, mais ayant l'avantage de clarifier les th√®mes, qui consiste √† d√©finir des niveaux d'organisation. Dans un souci de parvenir √† une compr√©hension plus globale de la biologie, des ponts se sont naturellement cr√©√©s entre les diff√©rentes disciplines.

Structure du vivant

Articles d√©taill√©s : Biologie mol√©culaire et Biologie cellulaire.
Structure d'une cellule végétale

Les domaines étudiant la structure du vivant sont à l'échelle de l'atome pour la biologie moléculaire et de la cellule pour la biologie cellulaire.

Le domaine de la biologie moléculaire étudie les composés de bases du vivant, comme l'ADN et les protéines. Pendant longtemps, on a cru que les lois de la chimie régissant le vivant étaient différentes de celles pour la matière inanimée. Mais depuis la synthèse de nombreux composés organiques, il est clairement admis que les lois chimiques sont les mêmes que pour la matière inorganique. Aucune force vitale n'insuffle la vie à la matière comme on le pensait avant avec la théorie vitaliste.

La mise au point du microscope avec lequel Robert Hooke a découvert les cellules en 1665 a marqué la naissance de la biologie cellulaire et celle d'un monde alors insoupçonné. Cette découverte et les nombreuses qui ont suivi ont permis d'expliquer certains phénomènes comme ce que l'on qualifiait à l'époque de génération spontanée. C'est à cette échelle que l'on rencontre les premiers organismes vivants.

Anatomie et physiologie

Le squelette humain.
Aspect de différents squelettes d'après le Larousse de 1922.
Articles d√©taill√©s : Histologie, Physiologie et Anatomie.

Prise au sens structurelle et fonctionnelle, la biologie recouvre √©galement l'ensemble des disciplines, classiques et modernes, qui √©tudient des structures comme les tissus avec l'histologie ou les organes avec l'anatomie. La physiologie quant √† elle √©tudie les principes m√©caniques, physiques et biochimiques des organismes vivants et est s√©par√©e en deux branches : la physiologie v√©g√©tale et la physiologie animale.

Diversité et évolution

L'extrême diversité du vivant n'empêche en rien le groupement en entités ou taxons (Taxinomie), leurs relations les uns par rapport aux autres et leur classement (systématique).

Interactions

Articles d√©taill√©s : √Čcologie et √Čthologie.

Les interactions des êtres vivants entre eux et les liens les unissant avec leur environnement est le domaine de l'écologie. L'éthologie quant a elle étudie le comportement animal dans le milieu naturel.

Niveaux d'observation et disciplines

Niveau d'observation Exemple Disciplines
mol√©culaire mol√©cules biologiques : prot√©ines, ADN chimie organique, biochimie, biologie mol√©culaire
microscopique composants de la cellule (organites) biologie cellulaire, cytologie
cellules, organismes unicellulaires microbiologie
organes, tissus physiologie, histologie
macroscopique organismes, individus biologie des organismes, anatomie, éthologie
populationnel colonies, populations, métapopulations biologie des populations, génétique des populations
spécifique espèce taxinomie, phylogéographie...
supra-spécifique groupes d'espèces, écosystèmes, évolution humaine systématique, écologie, phylogénie

Applications

Un laboratoire à l'institut de biochimie de Cologne.

Les applications des découvertes en biologie sont nombreuses et très présentes dans le quotidien de l'être humain. Les avancées importantes de ces dernières décennies en médecine ont principalement pour origine les découvertes sur le fonctionnement du corps humain. Le domaine pharmaceutique profite également des avancées en chimie organique.

Plus récemment, la découverte de la structure de l'ADN et une meilleure compréhension de l'hérédité ont permis de modifier finement les êtres vivants et trouvent des applications dans les domaines agricole et agro-alimentaire.

Impacts sur la société

Depuis le d√©veloppement de la biologie mol√©culaire et de la physiologie cellulaire dans la seconde partie du XXe si√®cle, les progr√®s de la biologie sont devenus quotidiens et ont un impact √©norme sur la soci√©t√© : compr√©hension des m√©canismes mol√©culaires de plusieurs centaines de maladies, am√©lioration des traitements contre le cancer, compr√©hension des m√©canismes neurologiques, am√©lioration des traitements des maladies mentales et d√©pistage de tares g√©n√©tiques in utero. Une meilleure compr√©hension de l'√©volution mol√©culaire, substrat physique √† l'√©volution des esp√®ces, permet de transposer √† l'homme les d√©couvertes faites sur les animaux, y compris des vers comme C. elegans ou la mouche drosophile, dont on a montr√© que les m√©canismes mol√©culaires de segmentation du corps au cours de l'embryogen√®se sont identiques √† ceux de l'humain, et, de mani√®re g√©n√©rale, √† tout le vivant m√©tazoaire.

Toutefois, les progr√®s tr√®s rapides de la biologie suscitent parfois des interrogations philosophiques, de vives inqui√©tudes, voire une forte opposition de certaines associations ou organisations non gouvernementales (ONG). Citons notamment : l'interruption volontaire de grossesse (IVG), d√©cri√©e par certains religieux, le clonage, les organismes g√©n√©tiquement modifi√©s (OGM), le s√©quen√ßage et les probl√®mes de propri√©t√© intellectuelle qui en d√©coulent.

Voir aussi

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