Physique de l’invagination ventrale lors de la gastrulation de l’embryon de Drosophila Melanogaster

Philippe-Alexandre Pouille

Abstract

La physique, qui fut la science de la nature, a restreint pendant l’époque

moderne son domaine d’étude aux phénomènes pouvant être formalisés dans le

langage des Mathématiques. La Biologie comme science distincte apparut, en

affirmant d’abord l’irréductibilité de son objet, le vivant, aux lois de la

Physique. Mais après la démonstration expérimentale de l’absence de génération

spontanée par Pasteur, le dernier argument pour un principe vitaliste fut battu en

brèche par la découverte de la molécule porteuse de l’information génétique et

expliquant le mécanisme de la transmission héréditaire. La Biologie poursuit

depuis son entreprise réductionniste, fouillant toujours plus le détail des

processus biochimiques et biophysiques, en un retour ironique au principe

cartésien qu’elle avait d’abord rejeté.

Et pourtant, en observant le développement d’un embryon, comme celui

de Drosophila Melanogaster qui sera l’objet d’étude de cette thèse, peut-on

échapper à l’évidence sensible d’un sujet engendré qui, de lui-même, prend

forme, celle d’une mouche à vinaigre ? Certains répondront que le code

génétique est l’unique cause et que les principes sont physico-chimiques, que

l’être de cette mouche est son génome qui la définit substantiellement. Je ne

démontrerai pas le contraire, mais suggèrerai l’insuffisance méthodologique de

ce paradigme.

Pour ce faire, je débuterai en appliquant le principe réductionniste sous

l’angle de la biomécanique. Je décrirai un processus fondamental et quasi

universel de l’embryogenèse, la gastrulation, d’un point de vue purement

physique. Je dégagerai de l’analyse une structure élémentaire à laquelle

s’applique des contraintes mécaniques, et en proposerai un modèle

mathématique simple. Puis, restreignant l’étude à un seul aspect de la

gastrulation, je construirai une modélisation biomécanique de l’embryon. Sa

simulation numérique révèlera qu’un unique processus actif d’origine

biochimique suffit à reproduire en détail le phénotype réel observé, tant que la

structure spatiale de l’embryon est prise en compte.

Ce n’est qu’alors que je m’intéresserai aux expressions génétiques et aux

voies de signalisation biochimiques décrites dans la littérature, qui contrôlent

l’invagination ventrale lors de la gastrulation de l’embryon de Drosophile, pour

dévoiler dans ce modèle explicatif une contradiction interne. Je proposerai une

boucle de rétroaction positive de l’état mécanique du système sur le contrôle

biochimique qui lève la contradiction et décrirai les expériences menées pour

mettre à l’épreuve sa validité. J’implémenterai pour finir ce nouveau module de

contrôle dans une simulation systémique de l’invagination ventrale, avant de

conclure.

Details

Publication typePhdThesis
InstitutionUniversité Paris VII - Denis Diderot
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