En dépit de sa désignation, le modèle embryonnaire n’est pas un modèle organiciste, c’est-à-dire basé sur une analogie avec un organisme biologique. Il s’agit plutôt d’un modèle de l’évolution posé comme fondamental et, à ce titre, non plus physique ni biologique que, par exemple, sociologique. 

            Cependant, le modèle embryonnaire peut être interprété, entre autres, comme un embryon biologique pour mieux comprendre d’une façon adisciplinaire l’évolution globale de l’Univers. On voit alors l’Univers réel comme un organisme qui se développe à partir de son état de fécondation. Cette façon de considérer la structure embryonnaire est plus générale que ce qu’on entend habituellement par le mot embryon. Ainsi on peut considérer comme étant encore dans un état de type embryonnaire un enfant nouveau-né, un nourrisson, etc. On peut tenter de comprendre le développement embryonnaire à partir de la physique et de la chimie. D’un point de vue scientifique, en effet, il est légitime de poser que tout système matériel est explicable par les lois de base de la nature, lesquelles sont généralement exprimées de façon physico-mathématique. On peut donc affirmer que le développement embryonnaire, bien qu’il soit d’une grande complexité, est en droit déterminé en partie par les lois de base de l’Univers et ce, même si on n’a pu en pratique l’expliquer de cette façon. 

            L’embryon biologique est en fait un système physique ; rien de ce qui s’y passe ne peut aller à l’encontre des lois physiques de base et des conditions initiales de ce système1. Les caractères induits par le code génétique ne comportent physiquement rien de plus que ce que les lois physiques de base impliquent, étant donné les conditions initiales du système considéré, incluant notamment la configuration du génotype particulier de l’embryon2. Par définition, les conditions initiales d’un système ne peuvent pas être déduites des lois de base auxquelles le système obéit. Si tel n’était pas le cas, il ne s’agirait pas de conditions initiales, mais de propriétés d’un état qui seraient dès lors déductibles des lois de base. En ce sens, la structure du génotype n’est pas déductible des lois physiques de base.  

            Les généticiens parlent de l’« arbitraire du code génétique » pour signifier que les lois physiques de base ne l’impliquent pas de façon nécessaire. En d’autres termes, un autre code génétique que celui que l’on connaît aurait pu résulter aussi bien du même type de processus, que celui qui a conduit à la vie sur Terre. Ce caractère arbitraire est bien sûr également une caractéristique de tout ensemble de conditions initiales d’un système physique puisqu’elles ne peuvent être déduites des lois de base. 

            Ce n’est donc pas le code génétique qui détermine les mouvements moléculaires du système embryonnaire. Le code génétique constitue en fait un déterminisme apparent. Ce type de déterminisme peut être considéré selon deux aspects distincts. D’une part, il « cause » réellement les particularités d’un développement ontogénétique et, dans ce cas, on pourrait parler d’une « causalité génétique ». D’autre part, il n’est qu’apparent et approximatif parce que le véritable déterminisme est physique et découle des lois de base de l’Univers. Il s’agit donc d’une situation dans laquelle les conditions initiales d’un système se trouvent à déterminer réellement, bien qu’en partie seulement, l’évolution du système. Les gènes ne jouent aucun rôle causal direct, mais plutôt ils jouent le rôle de révélateurs d’un déterminisme de base, qui est plus profond. Nous conviendrons néanmoins de leur accorder un rôle causal indirect. Nous appellerons causalité génétique ce type dérivé de détermination. Plus généralement, ce type de causalité sera appelé causalité liée aux conditions initiales directionnelles ou, en abrégé, causalité directionnelle3. Les deux sections suivantes devraient permettre de voir comment on peut mieux comprendre ce type de situation grâce à un modèle mathématique simple. 

1.3.1 Le génotype en tant que condition initiale directionnelle 

            On a montré que les chimpanzés et les humains ont en commun une grande partie de leur ADN, soit environ 99%. Cela a laissé supposer, selon Scott F. Gilbert, que « des mutations dans les gènes de régulation pouvaient donner lieu à de grands changements de morphologie4 ». On pourrait ici parler d’une sensibilité de la forme de vie au génotype, ce qui serait l’analogue de la sensibilité des systèmes chaotiques aux conditions initiales. 

            L’idée que les simples conditions initiales d’un système assez grand (à la limite l’Univers) combinées aux lois de base de ce système puissent suffire à constituer toute l’évolution biologique et humaine paraît d’abord incroyable. Pourtant la situation est tout à fait analogue à celle d’un embryon qui se développe à partir de son génotype. Dans ce cas également, les lois de base et les conditions initiales — celles-ci incluant la structure physique du génotype, en plus de toutes les autres conditions initiales pertinentes d’un point de vue physique — suffisent en droit à constituer le développement de l’embryon jusqu’à sa maturité.  

            D’un certain point de vue physico-mathématique, il existe une équivalence formelle entre ces deux cas, soit l’Univers et un embryon. Si nous étions à l’intérieur d’un embryon gigantesque en train de se développer, nous pourrions déduire que toute sa structure s’est spontanément formée à partir d’un ensemble de conditions initiales qui nous apparaîtraient comme fortuites, surtout si, au lieu de voir un génotype dans certaines parties de l’embryon, nous n’y voyions que des molécules formant un tout structuré. Le cas de l’embryon montre que le génotype équivaut à une condition initiale directionnelle. On peut donc dire que les lois physiques de base combinées aux conditions initiales d’un système qui évolue suffisent à déterminer une orientation très particulière du développement évolutif de ce système. De plus, cela nous autorise à utiliser le concept de « causalité génétique » dans le sens général que l’existence de certaines conditions initiales influent de façon décisive sur le résultat d’un processus de développement évolutif ou embryonnaire, tout comme peut le faire le génotype ou le génome d’une forme de vie. L’existence de telles conditions initiales ne remplace pas le rôle fondamental des lois et des principes de base, mais d’une certaine façon déterminante le complète. 

1.3.2 Un modèle numérique pour mieux comprendre la « causalité génétique » 

            Il est possible d’illustrer de façon mathématique, mais aussi de façon très simple, comment les conditions initiales d’un système peuvent jouer le rôle d’une sorte de déterminisme. Celui-ci apparaît de prime abord comme seulement apparent, mais il se révèle en fait être une causalité d’un type génétique, c’est-à-dire lié à certaines conditions initiales du système. 

            Le nombre π  ( « pi » ) est un nombre transcendant, ce qui signifie, entre autres, que son développement décimal, 3,14159… comporte une suite aléatoire infinie. Plus précisément, π est un nombre normal5. Par conséquent on peut trouver, insérée quelque part dans ce développement décimal, toute suite finie déterminée de nombres aussi longue qu’on veut. Par exemple, en développant suffisamment la suite, on peut obtenir la suite « 0123456 » ou bien la suite « 9999 », etc. D’ailleurs, un examen attentif du développement décimal du nombre π permet en fait de constater une suite « 555 », à partir de la 177ème décimale et, ce qui est moins prévisible, une suite « 999999 », à partir de la 760ème décimale.  

  π =  3,14159 … … 11349999998372 … …

                                       ↑

                               760ème décimale 

            Cette dernière suite insérée, qui comporte 6 chiffres, est un peu surprenante sur un développement aussi court des décimales de π. Un calcul simple des probabilités montre qu’il faudrait environ dix millions de décimales pour avoir d’assez bonnes chances d’obtenir une telle suite6.  

            Supposons maintenant qu’on programme un ordinateur de façon à ce qu’il calcule la  N-ième décimale du nombre π, le nombre N pouvant être choisi aussi grand qu’on veut. Ce programme sera appelé le « programme n ». Cet ordinateur possède au départ en mémoire un développement décimal de π. Ce développement pourrait bien sûr être calculé d’après un autre programme enregistré préalablement dans la mémoire du même ordinateur. On peut fixer les « conditions initiales » de telle façon que cet ordinateur fournisse, à sa sortie, les résultats à partir de la n-ième décimale de π, N étant choisi précisément de façon à fournir une séquence de 10 chiffres « 9 » d’affilée7 (ou de tout autre chiffre entre 0 et 9). Comme nous avons supposé que le nombre π est normal, une telle suite de « 9 » doit apparaître quelque part dans son développement décimal. L’ensemble des signes de ce programme, combiné aux interactions correspondantes dans le matériel de l’ordinateur, représentent donc un cas particulier de la causalité génétique telle que définie ci-dessus. Quiconque ignorerait la fonction du programme n pourrait croire qu’elle sert en quelque sorte à « fabriquer » ou « susciter » des « 9 ». Aurait-il tort et pour quelle raison exactement ? 

  Un certain Mendilo découvre par hasard la causalité génétique 

            Faisons intervenir un personnage imaginaire, que nous appellerons « Mendilo ». Il n’est pas mathématicien mais c’est un curieux et il aime dénicher des astuces mathématiques. Un jour, en se promenant quelque part, il arrive dans un endroit désert où se trouve une certaine machine que nous nommerons Alpha. Cette machine est en fait un ordinateur qui affiche et imprime des suites de chiffres. Cependant Mendilo ne sait rien de la façon dont ces chiffres sont produits. Il constate en examinant un morceau de papier provenant d’Alpha qu’y est inscrite une suite « 9 », précédée et suivie par quelques autres chiffres de façon désordonnée. Mendilo décide alors d’inspecter le mécanisme d’Alpha. Il y trouve un programme dont il ne comprend pas l’objet. Il ne voit pas de lien entre ce qui reproduit le « 9 » – le « facteur du “9” » – et le programme. Il ne comprend donc toujours pas pourquoi il donne une suite de « 9 », ni pourquoi il y a d’autres chiffres en désordre. La situation suggère à Mendilo que quelque chose « détermine » la suite de « 9 ». En fait, Mendilo l’ignore, mais il n’y a aucun déterminisme réel de ce type, même si on prend le mot déterminisme en un sens de raison mathématique8. C’est ce qu’on peut appeler un déterminisme apparent

            En fait, seules les conditions initiales de la suite (« on part de la N-ième décimale »), combinées avec un programme calculant les décimales successives de π, déterminent ce résultat. Si Mendilo en avait été capable, il aurait examiné la mémoire d’Alpha et y aurait trouvé le programme qui décide du début de la suite. Mendilo aurait pu observer que ce programme peut générer le « 9 » comme il peut aussi générer le « 5 » ou le « 0 », et bien d’autres « facteurs » de toutes sortes. Nous pouvons imaginer que, si Mendilo avait examiné plus en détail le fonctionnement d’Alpha, il ne l’aurait pas bien compris, mais il se serait émerveillé du développement dans lequel chacune des étapes du calcul est nécessaire afin d’obtenir le résultat et, en somme, de la façon « complexe » dont les différents « 9 » de la suite apparaissent. Il aurait pu penser que cela évoque la complexité d’un développement embryonnaire,

            Dans l’esprit de Mendilo, ce programme se compare à une sorte de « génotype », qui détermine le résultat observé. En fait, ce que nous pouvons voir est qu’il serait plus exact de dire que ce programme révèle l’existence de la suite sans véritablement la déterminer. Convenons que ce type de déterminisme apparent équivaut à ce que nous pouvons décrire comme une causalité indirecte, qui est en fait une causalité directionnelle, c’est-à-dire qui dépend de conditions initiales directionnelles.  

            Notre modèle numérique consiste en une série programmée de façon relativement complexe, une série primaire, qui constitue ici ce qu’on peut voir comme un déterminisme de base, et une série secondaire, qui est arbitraire (où le mot arbitraire signifie que la raison apparente de cette série ne se déduit pas de la série primaire) et qui représente un déterminisme analogue à la causalité génétique. La tendance apparente à ce que le « 9 » se reproduise sera considérée ici non pas simplement comme programmée, mais plutôt comme subprogrammée par les lois de base du modèle. Ainsi nous pouvons dire que les gènes jouent un rôle équivalent à une subprogrammation dans le mécanisme de la nature alors que les lois de base en droit et les conditions initiales de l’Univers jouent le rôle de la programmation.

Suite

1 Il s’agit d’un système physique ouvert puisque, comme dans le cas de tout être vivant, des échanges d’énergie et de matière ont lieu entre l’intérieur et l’extérieur de l’embryon. C’est aussi un système dissipatif, qui peut s’auto-organiser sans contredire la loi de l’entropie croissante. 1

2 Cette affirmation n’est pas réductionniste parce qu’il n’en découle pas que le développement de l’embryon puisse être expliqué effectivement par les lois de base. Voir la distinction entre ce qui est tient en droit et ce qui tient en principe ou en fait à la note 1 du Droit de la recherche. 2

3 Il est possible de reconnaître au moins un autre cas important de causalité directionnelle qui, lui, sera applicable dans les sciences cognitives, et sera désigné sous le nom de causalité intentionnelle. Il s’agit de ce type de causalité que l’on attribue intuitivement aux intentions ou à la volonté (voir la section 7.9.6 : « La causalité indirecte de type intentionnel »). 3

4 Scott F. Gilbert, Biologie du développement (Developmental Biology, Sinauer Ass., 1994, 4e éd. ; traduit par Renée Tencer et Elyane Baltus, avec la collaboration de Simone Verdin, De Boeck Université, 1996, Bruxelles, p. 856. 4

5 Émile Borel (1909) a défini le nombre normal comme un nombre réel tel que sa notation décimale équivaut à une suite « équirépartie » (ou équi-distribuée) des chiffres 0 à 9. Cela signifie que, lorsqu’on fait tendre vers l’infini le dénombrement des chiffres de cette suite, aucun chiffre n’apparaît plus souvent que les autres, ni aucun couple de chiffres, ni aucun triplet, etc. On n’a pu construire de la sorte encore aucun nombre normal, mais Borel a montré que presque tous les nombres réels sont normaux (Réf. : Émile Borel, Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo 27, 247-271, 1909). 5

6 On est aujourd’hui capable, grâce à l’ordinateur, de calculer cette suite décimale de π jusqu’à plus de cent milliards de décimales. Il est donc probable qu’on puisse trouver, dans ce développement, des suites comportant jusqu’à une douzaine de chiffres choisis d’avance dans l’ordre que l’on désire. 6

7 En 1995, David Bailey, Peter Borwein et Simon Plouffe ont trouvé, à l’aide d’un ordinateur, une formule originale qui permet de produire un algorithme capable de calculer directement le n-ième chiffre du développement de π en base 2, sans avoir à calculer les chiffres qui précèdent dans la suite. La formule se trouve affichée sur Wikipédia (encyclopédie libre sur internet). Voir par exemple Jean Pézennec, Promenades au pays des nombres, Paris, Ellipses, 2002, p. 104. 7

8 Il ne peut y avoir de raison mathématique intrinsèque à la suite décimale du nombre π puisque, si tel n’était pas le cas, la suite ne serait pas normale. 8