Jean-Baptiste Lamarck

L’héritage des caractéristiques acquises, ou l’héritage des caractères acquis est l’idée autrefois largement acceptée que les modifications physiologiques acquis par un organisme peut être hérité par la progéniture. Les caractéristiques (ou caractères) acquises sont les changements dans la structure ou la fonction d’un organisme qui résultent de l’utilisation, de la désuétude, des influences environnementales, de la maladie, de la mutilation, etc., comme un muscle qui est agrandi par l’utilisation ou des souris dont la queue est coupée. La théorie de l’héritage des caractéristiques acquises, ou « héritage doux », soutient qu’un organisme subissant une telle modification peut transmettre un tel caractère à sa progéniture.

Cette théorie est communément assimilée à la théorie de l’évolution du naturaliste français Jean-Baptiste Lamarck connue sous le nom de Lamarckisme. Alors que Lamarck est parfois considéré comme le fondateur du concept, en réalité cette théorie a été proposée dans les temps anciens par Hippocrate et Aristote, et le comte de Buffon, avant Lamarck, a proposé des idées sur l’évolution impliquant le concept. Même Charles Darwin, après Lamarck, a discuté positivement de ce point de vue dans son ouvrage fondateur, Origin of Species.

Alors que la théorie de l’héritage des caractéristiques acquises était extrêmement populaire au début du XIXe siècle pour expliquer la complexité observée dans les systèmes vivants, après la publication de la théorie de la sélection naturelle de Charles Darwin, l’importance des efforts individuels dans la génération de l’adaptation a considérablement diminué. Plus tard, la génétique mendélienne a supplanté la notion d’héritage des traits acquis, conduisant finalement au développement de la synthèse évolutive moderne et à l’abandon général de la théorie de l’héritage des caractéristiques acquises en biologie, bien qu’il existe des partisans de son travail au niveau microbien ou en héritage épigénétique.

Cependant, dans un contexte plus large, la théorie de l’héritage des caractéristiques acquises reste un concept utile lors de l’examen de l’évolution des cultures et des idées et est généralement retenue en termes de certaines vues religieuses, telles que le karma et l’héritage du péché. Dans le cas de la religion, de nombreuses traditions acceptent l’idée qu’il existe un héritage de traits spirituels acquis — que les actions prises dans sa vie peuvent être transmises sous forme de mérite spirituel ou de démérité à sa lignée (Wilson 1991).

Le lamarckisme et l’héritage des caractéristiques acquises

Le lamarckisme ou évolution lamarckienne est une théorie avancée par Lamarck basée sur l’héritabilité des caractéristiques acquises. Lamarck a proposé que les efforts individuels au cours de la vie des organismes étaient le principal mécanisme conduisant les espèces à l’adaptation, car elles devaient acquérir des changements adaptatifs et les transmettre à leur progéniture.

L’identification du « lamarckisme » à l’héritage de caractéristiques acquises est considérée par certains comme un artefact de l’histoire ultérieure de la pensée évolutionniste, répété dans les manuels scolaires sans analyse. Stephen Jay Gould a écrit que les évolutionnistes de la fin du XIXe siècle  » ont relu Lamarck, en ont écarté les tripes … et ont élevé un aspect de la mécanique — l’héritage des caractères acquis – à un point central qu’il n’a jamais eu pour Lamarck lui-même  » (Gould 1980). Il a soutenu que « la restriction du « lamarckisme » à ce coin relativement petit et non distinctif de la pensée de Lamarck doit être étiquetée comme plus qu’un terme impropre, et vraiment un discrédit pour la mémoire d’un homme et son système beaucoup plus complet  » (Gould 2002). Gould préconisait de définir plus largement le « lamarckisme », conformément à la théorie évolutionniste globale de Lamarck.

Théorie de Lamarck

L’évolution du cou de girafe est souvent utilisée comme exemple dans les explications du lamarckisme.

Entre 1794 et 1796, Erasmus Darwin, grand-père de Charles Darwin, a écrit Zoönomia suggérant « que tous les animaux à sang chaud sont nés d’un filament vivant » et « avec le pouvoir d’acquérir de nouvelles parties » en réponse à des stimuli, chaque série d ‘ »améliorations » étant héritée par les générations successives.

Par la suite, Lamarck proposa dans sa Philosophie Zoologique de 1809 la théorie selon laquelle les caractéristiques « nécessaires » étaient acquises (ou diminuées) au cours de la vie d’un organisme étaient ensuite transmises à la progéniture. Il a vu cela entraîner le développement des espèces dans une chaîne progressive de développement vers des formes supérieures.

Lamarck a basé sa théorie sur deux observations, considérées à son époque comme généralement vraies :

1. Les individus perdent des caractéristiques dont ils n’ont pas besoin (ou qu’ils n’utilisent pas) et développent des caractéristiques utiles.
2. Les individus héritent des traits de leurs ancêtres.

Dans cet esprit, Lamarck a développé deux lois :

1. Loi d’utilisation et de désuétude. « Chez tout animal qui n’a pas dépassé la limite de son développement, une utilisation plus fréquente et continue de tout organe renforce, développe et agrandit progressivement cet organe, et lui donne un pouvoir proportionnel à la durée de son utilisation; tandis que la désuétude permanente de tout organe l’affaiblit et le détériore imperceptiblement, et diminue progressivement sa capacité fonctionnelle, jusqu’à ce qu’il disparaisse finalement. »
2. Héritage des traits acquis. « Toutes les acquisitions ou pertes causées par la nature aux individus, par l’influence de l’environnement dans lequel leur race a longtemps été placée, et donc par l’influence de l’utilisation prédominante ou de la désuétude permanente de tout organe; toutes ces acquisitions sont préservées par la reproduction aux nouveaux individus qui apparaissent, à condition que les modifications acquises soient communes aux deux sexes, ou du moins aux individus qui produisent les petits. »

Des exemples de lamarckisme comprendraient:

• Les girafes qui étirent leur cou pour atteindre les feuilles hautes des arbres renforcent et allongent progressivement leur cou. Ces girafes ont une progéniture avec un cou légèrement plus long (également appelé « héritage doux »).
• Un forgeron, par son travail, renforce les muscles de ses bras. Ses fils auront un développement musculaire similaire à leur maturité.

En substance, un changement dans l’environnement entraîne un changement des « besoins » (besoins), entraînant un changement de comportement, entraînant un changement dans l’utilisation et le développement des organes, entraînant un changement de forme au fil du temps — et donc la transmutation progressive de l’espèce. Alors qu’une telle théorie pourrait expliquer la diversité observée des espèces et que la première loi est généralement vraie, le principal argument contre le lamarckisme est que les expériences ne supportent tout simplement pas la deuxième loi — les « traits purement acquis » ne semblent en aucun sens hérités. Par exemple, un enfant humain doit apprendre à attraper une balle même si ses parents ont appris le même exploit lorsqu’ils étaient enfants.

L’argument selon lequel l’instinct chez les animaux est une preuve de la connaissance héréditaire est généralement considéré par la science comme faux. De tels comportements sont plus probablement transmis par un mécanisme appelé effet Baldwin. Les théories de Lamarck ont été acceptées initialement parce que les mécanismes de l’héritage n’ont été élucidés que plus tard au XIXe siècle, après la mort de Lamarck.

Plusieurs historiens ont soutenu que le nom de Lamarck est lié de manière quelque peu injuste à la théorie qui en est venue à porter son nom, et que Lamarck mérite le mérite d’avoir été l’un des premiers partisans influents du concept d’évolution biologique, bien plus que pour le mécanisme de l’évolution, dans lequel il a simplement suivi la sagesse acceptée de son temps. Lamarck est mort 30 ans avant la première publication de l’Origine des espèces de Charles Darwin. Comme l’historien des sciences Stephen Jay Gould l’a noté, si Lamarck avait eu connaissance du mécanisme de sélection naturelle proposé par Darwin, il n’y a aucune raison de supposer qu’il ne l’aurait pas accepté comme une alternative plus probable à son « propre » mécanisme. Notez également que Darwin, comme Lamarck, manquait d’un mécanisme alternatif plausible d’héritage — la nature particulaire de l’héritage ne devait être observée que par Gregor Mendel un peu plus tard, publié en 1866. Son importance, bien que Darwin ait cité l’article de Mendel, n’a pas été reconnue avant la synthèse évolutive moderne au début des années 1900. Un point important en sa faveur à l’époque était que la théorie de Lamarck contenait un mécanisme décrivant comment la variation est maintenue, ce qui manquait à la propre théorie de Darwin.

Les partisans

Lamarck fonda une école de transformationnisme français qui comprenait Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, et qui correspondait avec une école radicale d’anatomie comparée britannique basée à l’Université d’Édimbourg, qui comprenait le chirurgien Robert Knox et l’anatomiste Robert Edmund Grant. Le professeur Robert Jameson a écrit un article anonyme en 1826 dans lequel il louait  » Mr. Lamarck » pour expliquer comment les animaux supérieurs avaient « évolué » à partir des « vers les plus simples » — c’était la première utilisation du mot « évolué » dans un sens moderne. En tant que jeune étudiant, Charles Darwin a été tutoré par Grant et a travaillé avec lui sur les créatures marines.

Les Vestiges de l’Histoire naturelle de la Création, écrits par Robert Chambers et publiés anonymement en Angleterre en 1844, ont proposé une théorie inspirée du lamarckisme, provoquant une controverse politique pour son radicalisme et son manque d’orthodoxie, mais suscitant l’intérêt populaire et ouvrant la voie à Darwin.

L’origine des espèces de Darwin a proposé la sélection naturelle comme principal mécanisme de développement des espèces, mais n’a pas exclu une variante du lamarckisme comme mécanisme supplémentaire (Desmond et Moore 1991). Darwin a appelé son hypothèse lamarckienne la Pangénésie, et l’a expliquée dans le dernier chapitre de son livre Variation in Plants and Animals under Domestication, après avoir décrit de nombreux exemples pour démontrer ce qu’il considérait comme l’héritage de caractéristiques acquises. La pangénésie, qu’il a souligné comme une hypothèse, était basée sur l’idée que les cellules somatiques, en réponse à une stimulation environnementale (utilisation et désuétude), rejeteraient des « gemmules » qui voyageaient autour du corps (mais pas nécessairement dans la circulation sanguine). Ces pangènes étaient des particules microscopiques censées contenir des informations sur les caractéristiques de leur cellule mère, et Darwin pensait qu’elles s’accumulaient finalement dans les cellules germinales où elles pouvaient transmettre à la génération suivante les caractéristiques nouvellement acquises des parents.

Le demi-cousin de Darwin, Francis Galton, a mené des expériences sur des lapins, avec la coopération de Darwin, dans lesquelles il a transfusé le sang d’une variété de lapin dans une autre variété dans l’espoir que sa progéniture présenterait certaines caractéristiques de la première. Ils ne l’ont pas fait, et Galton a déclaré qu’il avait réfuté l’hypothèse de la Pangénésie de Darwin, mais Darwin a objecté, dans une lettre à la « Nature », qu’il n’avait rien fait de tel, car il n’avait jamais mentionné le sang dans ses écrits. Il a souligné qu’il considérait la pangénésie comme se produisant dans les protozoaires et les plantes, qui n’ont pas de sang (Darwin 1871). Avec le développement de la synthèse moderne de la théorie de l’évolution et le manque de preuves d’un mécanisme ou même des caractéristiques acquises de l’héritabilité, le lamarckisme est largement tombé en disgrâce.

Dans les années 1920, des expériences de Paul Kammerer sur des amphibiens, en particulier le crapaud sage-femme, semblent trouver des preuves soutenant le lamarckisme, mais sont discréditées car falsifiées. Dans le cas du Crapaud sage-femme, Arthur Koestler a supposé que les spécimens avaient été truqués par un sympathisant nazi pour discréditer Kammerer pour ses opinions politiques.

Une forme de « lamarckisme » a été ravivée en Union soviétique dans les années 1930 lorsque Trofim Lyssenko a promu le lysenkoïsme qui convenait à l’opposition idéologique de Joseph Staline à la génétique. Cette recherche axée sur l’idéologie a influencé la politique agricole soviétique, qui a ensuite été blâmée pour les mauvaises récoltes.

Depuis 1988, certains scientifiques ont produit des travaux proposant que le lamarckisme puisse s’appliquer aux organismes unicellulaires. La croyance discréditée que le lamarckisme détient pour les animaux d’ordre supérieur est toujours accrochée à certaines branches de la pseudoscience du nouvel âge sous le terme de mémoire raciale.

Steele et coll. (1998) ont produit des preuves indirectes du transfert somatique de gènes d’anticorps dans les cellules sexuelles par transcription inverse. Des séquences d’ADN homologues de régions VDJ de souris mères ont été trouvées dans des cellules germinales puis dans leur progéniture.

Néo-Lamarckisme

Contrairement au néo-darwinisme, le terme néo-lamarckisme se réfère plus à un groupe lâche de théories et de mécanismes largement hétérodoxiques apparus après l’époque de Lamarck qu’à tout ensemble cohérent de travaux théoriques.

Dans les années 1920, William McDougall, chercheur à l’Université Harvard, a étudié les capacités des rats à résoudre correctement les labyrinthes. Il a affirmé que la progéniture de rats qui avaient appris le labyrinthe était capable de l’exécuter plus rapidement. Les premiers rats se trompaient en moyenne 165 fois avant de pouvoir l’exécuter parfaitement à chaque fois, mais après quelques générations, il était tombé à 20. McDougall a attribué cela à une sorte de processus évolutif lamarckien.

À peu près au même moment, le physiologiste russe Ivan Pavlov, qui était également lamarckiste, a affirmé avoir observé un phénomène similaire chez des animaux soumis à des expériences réflexes conditionnées. Il a affirmé qu’à chaque génération, les animaux devenaient plus faciles à conditionner.

Ni McDougall ni Pavlov n’ont suggéré de mécanisme pour expliquer leurs observations.

Retour de Soma à la lignée germinale

Dans les années 1970, l’immunologiste Ted Steele, anciennement de l’Université de Wollongong, et ses collègues, ont proposé un mécanisme néo-Lamarckiam pour essayer d’expliquer pourquoi des séquences d’ADN homologues des régions du gène VDJ de souris mères étaient trouvées dans leurs cellules germinales et semblaient persister dans la progéniture pendant quelques générations. Le mécanisme impliquait la sélection somatique et l’amplification clonale de séquences de gènes d’anticorps nouvellement acquises générées par hyper-mutation somatique dans les cellules B. Les produits d’ARNm de ces gènes somatiquement nouveaux ont été capturés par des rétrovirus endogènes aux cellules B et ont ensuite été transportés dans la circulation sanguine où ils pouvaient franchir la barrière somatique et rétrofecter (transcrire inverse) les gènes nouvellement acquis dans les cellules de la lignée germinale. Bien que Steele ait défendu cette théorie pendant la plus grande partie des deux décennies, à peine plus que des preuves indirectes n’ont jamais été acquises pour la soutenir. Un attribut intéressant de cette idée est qu’elle ressemble fortement à la propre théorie de la pangénésie de Darwin, sauf que dans la théorie de la rétroaction soma à la ligne germinale, les pangènes sont remplacés par des rétrovirus réalistes (Steele et al. 1998).

Héritage épigénétique

Les formes d’héritage « mou » ou épigénétique au sein des organismes ont été suggérées comme étant de nature néo-lamarckienne par des scientifiques tels qu’Eva Jablonka et Marion J. Lamb. En plus de l’héritage « dur » ou génétique, impliquant la duplication du matériel génétique et sa ségrégation pendant la méiose, d’autres éléments héréditaires passent également dans les cellules germinales. Ceux-ci incluent des choses comme les motifs de méthylation dans l’ADN et les marques de chromatine, qui régulent toutes deux l’activité des gènes. Ceux-ci sont considérés comme « Lamarckiens » dans le sens où ils sont sensibles aux stimuli environnementaux et peuvent avoir un effet différent sur l’expression des gènes de manière adaptative, avec des résultats phénotypiques qui peuvent persister pendant de nombreuses générations chez certains organismes. Bien que la réalité de l’héritage épigénétique ne soit pas mise en doute (comme d’innombrables expériences l’ont validée), sa signification pour le processus évolutif est cependant incertaine. La plupart des néo-Darwiniens considèrent que les mécanismes d’héritage épigénétiques ne sont guère plus qu’une forme spécialisée de plasticité phénotypique, sans possibilité d’introduire de nouveauté évolutive dans une lignée d’espèces (Jablonka et Lamb 1995).

Lamarckisme et organismes unicellulaires

Bien que le lamarckisme ait été discrédité en tant qu’influence évolutive pour les formes de vie plus grandes, certains scientifiques soutiennent de manière controversée qu’il peut être observé parmi les microorganismes. Que de telles mutations soient dirigées ou non reste également un point de discorde.

En 1988, John Cairns à l’infirmerie Radcliffe à Oxford, en Angleterre, et un groupe d’autres scientifiques ont renouvelé la controverse Lamarckienne (qui était alors un débat mort depuis de nombreuses années) (Mulligan 2002; Foster 2000). Le groupe a pris une souche mutée de E. coli qui était incapable de consommer le sucre lactose et l’a placé dans un environnement où le lactose était la seule source de nourriture. Ils ont observé au fil du temps que des mutations se produisaient au sein de la colonie à un rythme qui suggérait que les bactéries surmontaient leur handicap en modifiant leurs propres gènes. Cairns, entre autres, a surnommé le processus mutagenèse adaptative.

Si des bactéries qui avaient surmonté leur propre incapacité à consommer du lactose transmettaient ce trait « appris » aux générations futures, cela pourrait être considéré comme une forme de lamarckisme; bien que Cairns ait par la suite choisi de prendre ses distances avec une telle position (Cairns 2004). Plus généralement, il pourrait être considéré comme une forme d’évolution ontogénique.

Il y a eu quelques recherches sur le lamarckisme et les prions. Un groupe de chercheurs, par exemple, a découvert que dans des cellules de levure contenant une protéine prion spécifique Sup35, la levure était capable d’acquérir un nouveau matériel génétique, dont certains leur conféraient de nouvelles capacités telles que la résistance à un herbicide particulier. Lorsque les chercheurs ont accouplé les cellules de levure avec des cellules ne contenant pas le prion, le caractère est réapparu chez certaines des descendants résultants, indiquant que certaines informations ont effectivement été transmises, bien que le fait que l’information soit génétique ou non soit discutable: des quantités de prion à l’état de traces dans les cellules peuvent être transmises à leur progéniture, donnant l’apparition d’un nouveau trait génétique là où il n’y en a pas (Cohen 2004).

Enfin, il existe de plus en plus de preuves que les cellules peuvent activer des ADN polymérases de faible fidélité en période de stress pour induire des mutations. Bien que cela ne confère pas directement d’avantage à l’organisme au niveau de l’organisme, cela a du sens au niveau de l’évolution des gènes. Alors que l’acquisition de nouveaux traits génétiques est aléatoire et que la sélection reste darwinienne, le processus actif d’identification de la nécessité de muter est considéré comme lamarckien.

Héritage des caractéristiques acquises et changement sociétal

Jean Molino (2000) a proposé que l’évolution lamarckienne ou héritage doux puisse être appliquée avec précision à l’évolution culturelle. Cela a également été suggéré précédemment par Peter Medawar (1959) et Conrad Waddington (1961). K. N. Laland et ses collègues ont récemment suggéré que la culture humaine peut être considérée comme un phénomène de niche écologique, où les effets de la construction de niche culturelle sont transmissibles d’une génération à l’autre. Une interprétation de la théorie des mèmes est que les mèmes sont à la fois de nature darwinienne et lamarckienne, car en plus d’être soumis à des pressions de sélection basées sur leur capacité à influencer différemment les esprits humains, les mèmes peuvent être modifiés et les effets de cette modification transmis.