LA RADIOACTIVITÉ ET LE VIVANT

LA RADIOACTIVITE ET LE VIVANT
Philippe LEBRETON
Professeur de biologie végétale à l'Université Claude Bernard de Lyon 1

Résumé: Logiques du vivant: Pour le profane, la nature peut apparaître comme un chaos plein de fureur et de bruit, qu'il revient à l'intelligence humaine d'ordonner et de gérer. Un ordre naturel existe pourtant qui, tout en obéissant aux lois de l'inertie, ajoute les particularités propres à tout système complexe.
    Ainsi, le fameux tableau de Mendeleïev ne vaut-il pas seulement pour le physico-chimiste; il partage aussi les éléments en trois sous-ensembles biochimique statistiquement distincts par leur numéro et leur masse atomiques: un groupe léger des éléments macrobiogènes; un groupe moyen des éléments microbiogènes; un groupe lourd des éléments biocides (dont l'uranium et les transuraniens, tous radioactifs). D'une manière plus générale, la surcharge et l'agitation électroniques se montrent particulièrement hostiles à la vie; les électrons pi du benzopyrène et le rayonnement beta du strontium 90, cancérigènes, sont bien démonstratifs à cet égard.
    Au niveau systémique, la nature (un renard, une forêt, la biosphère) obéit aussi aux lois de la thermodynamique, bien que de manière parfois déroutant à première vue pour l'ingénieur:
     - elle peut fonctionner, simultanément ou non, sur les modes ouvert ou néguentropique, ce qu'aucune machine humaine ne saurait faire... sauf en abandonnant les énergies fossiles (pétrole, uranium) pour l'énergie solaire;
     - elle fonctionne généralement en mode «discret», c'est-à-dire par circulations nuancées de matière et d'énergie, par prise en compte du temps comme paramètre incontournable, par transitions spatiales relevant du continuum;
     - elle fonctionne sur le mode cyclique, et non linéaire, les boucles assurant simultanément le traitement des déchets, l'approvisionnement des ressources et les régulations par rétroactions négatives.
Le fonctionnement économique et démographique adopté par la société industrielle se révèle donc comme une constante négation des modèles biologiques: la perversion suprême consistant corrélativement en l'appel à «l'énergie du désespoir»: l'énergie nucléaire.

Summary: The logic of the living: To the layman, nature may seem to be chaotic, full of storm and noise, which human intelligence must order, There is nevertheless a natural order which, while obeying the laws of the inert, adds its own features inherent in any complex system.
    Thus Mendeleev's well-known table applies not only to the physical chemist. It also divides the elements into three statistically distinct biochemical subgroups: a light and a medium group of macrobiogenic elements and a heavy group of biocidal elements (including uranium and the transuranian element:
all radioactive). More generally, the electronic overload and agitation are especially hostile to life. This is clearly demonstrated by the pi electrons of benzopyren and the beta radiations of strontium 90 which are carcinogens.
    From a systemic point of view, nature (a fox, a forest, the biosphere) also obeys the laws of thermodynamics, albeit in a way which may at first sight disconcert the engineer:
 - it can operate either simultaneously or not on open and neguenotropic modes which no man-made machine can - except by replacing fossil fuels (oil, uranium) by solar power;
 - it usually operates «discretely», i.e. through subtle circulations of matter and energy, taking account of time as an unavoidable parameter, via spatial transitions arising from the continuum;
 - it operates in a cyclical and not linear mode in which the loops make simultaneous provision for the waste processing, the provision of resources an regulation by negative retroactions.
    The economic and demographic operation adopted by the industrial society is thus shown to be a continuous negation of biological models, with the supreme perversion's being correlatively the use of the «energy of despair»: nuclear power.


     Les raisons sont diverses qui peuvent expliquer le fossé d'incompréhension creusé entre «technocrates» et «écologistes», entre aménageurs et protecteurs de la nature et de l'environnement. D'où de multiples conflits généralement tranchés par l'économie, ou par la politique, au nom du réalisme et de l'efficacité.

     Recherche du profit et volonté de puissance motivent certainement nos nucléocrates; orgueil et esthétisme primaires satisfont à coup sûr les concepteurs de Génissiat, de Concorde, de «SUPER»-Phénix ou du TGV. (Train à «TRÈS GRANDE» vitesse). Mais ce qui oppose plus profondément, plus philosophiquement, les deux mentalités, est peut-être le regard inconscient porté sur le monde ambiant: pour le technicien, la matière est informe, et seule l'ingéniosité humaine peut l'ordonner.

Tout au plus reconnaîtra-t-il au monde physique une certaine logique, «informée» (au sens de mettre en forme, en équation) par notre intelligence: des Chaldéens à Laplace, la mécanique céleste passe - conformément à Auguste Comte - de l'état religieux à l'état positif. Le couronnement de cette connaissance est publiquement acquis avec Le Verrier prévoyant par le calcul, au milieu du siècle dernier, l'existence et l'exacte position de la planète Neptune. Pour le chimiste, mêmes étapes: l'alchimie n'est vraiment détrônée qu'en 1875, lorsque Lecoq de Boisbaudran reconnaît expérimentalement la réalité du gallium, prévue par Mendeleïev six ans plus tôt.

     Bref, la matière physico-chimique apparaît bien aujourd'hui après des siècles de mythes, comme totalement organisée et déterminée, et ce jusqu'aux plus infimes particules, même si elle paraît encore nimbée de mystère pour l'homme de la rue...

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     Même démarche - décalage mis à part - lorsque, franchissant par «émergence» un degré supplémentaire de complexité, l'esprit humain passe de l'inerte au vivant. Le biologiste sait désormais que celui-ci obéit aux mêmes lois de la physico-chimie que celui-là, et que, s'il existe une biochimie, elle se plie comme la chimie «inorganique» aux lois de l'atomistique ou de la thermodynamique. En peu d'années (il y a une génération, n'était-on pas plus près des médecins de Molière que des praticiens actuels?), la médecine s'est «rationalisée» (quitte à se déshumaniser quelque peu...), et nul ne songe sérieusement à remettre en cause ses succès, sinon quelques adeptes de médecines «parallèles».

     Le tableau est tout autre - anthropocentrisme oblige - lorsque de l'Homme on passe à la nature, ce monde essentiellement indépendant de notre espèce, créature toute récente à l'échelle cosmo-évolutive. Pour le même ingénieur, ou le même médecin, mais aussi pour l'agriculteur, le forestier, la nature est l'archétype même d'un désordre que, là encore, l'intelligence et la main de l'homme ont pour mission première de «civiliser» (le parallèle avec la colonisation de l'indigène est évident), de «jardiner» (le parallèle avec l'art versaillais est évident). Toute l'histoire de la culture occidentale n'est qu'un long effort pour organiser le chaos[1], car l'homme «crée» le monde au fur et à mesure qu'il le découvre, quitte à le modeler à ses critères et à ses usages. Le risque est double pour la nature: non seulement notre orgueil d'espèce sort renforcé de ses conquêtes (le champ de blé n'est-il pas plus «beau» que la steppe, l'étang que le marais?), mais l'objet-nature ne peut prétendre à aucune reconnaissance, à aucune autonomie, à aucune miséricorde. Le comble est d'ailleurs que la plupart des religions, initialement coexistantes à la nature, s'en soient progressivement détachées au point de légaliser les «droits» de l'homme sur celle-ci (la Bible, le Coran).

     Et pourtant, pour le naturaliste, de connaissance ou d'instinct, la nature est hautement «organisée», d'autant qu'elle ajoute aux lois de l'inerte ses propres règles, il est vrai encore mal connues pour certaines, faute de moyens adéquats et suffisants. La nature connaît également le tableau de Mendeleïev, puisque si la vie apparaît pour l'essentiel avec les éléments les plus légers[2], pour la plupart métalloïdes, elle ne saurait se passer d'éléments «moyens» (métaux pour la plupart) jouant le rôle de biocatalyseurs (le cobalt de la vitamine B12, le molybdène de la nitrate-réductase); elle souffre par contre des éléments les plus pesants, dont les métaux dits lourds (mercure, plomb) et les éléments radioactifs (la radioactivité croit avec la masse, si bien que le plutonium est à double titre biocide: chimiquement, radiologiquement).

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Chacun des trois groupes ainsi reconnus connaît son «exception légère» (l'hydrogène, le bore, le béryllium), mais les différences de numéros et masses atomiques moyens sont statistiquement toujours significatives.

Tableau I: Propriétés biologiques des principaux éléments (9 métalloïdes, 19 métaux).

Toutes les différences de numéro et masse atomiques notées entre les groupes I, II et III pris deux à deux, sont statistiquement significatives (p 0,001 à 0,03; test t).

     Ainsi, dans son agrégation progressive depuis le big-bang initial, la physique semble ne pas avoir su jusqu'où ne pas aller trop loin, car la biologie se satisferait fort bien d'un tableau borné vers le haut par l'iode (Z = 53), tout simplement... On sait aussi que l'enrichissement électronique n'est pas davantage favorable à la vie chez les molécules organiques, où le pouvoir cancérigène des cycles polyaromatiques est non seulement bien connu (exemple du benzopyrène C20 H12, comparé à l'inoffensif alcane correspondant, C20 H42), mais parfaitement prévisible par la mécanique quantique. L'électron, nous le retrouvons aussi avec la radioactivité, soit qu'il constitue en lui-même une particule essentielle émise par bien des radio-éléments (rayonnement béta)[3], soit qu'il apparaisse dans les tissus vivants suite à l'ionisation gamma ou alpha.

     C'est pourtant bien le même électron - convenablement «encadré» il est vrai par les multiples relais et cascades métaboliques - qui est à l'origine des deux processus fondamentaux de la vie terrestre: la photosynthèse (schéma Z de la phase claire), la respiration (chaîne des cytochromes). A noter que l'oxydation des métalloïdes biogènes parvient à leur conférer une toxicité croissant également avec le numéro atomique: l'eau et le gaz carbonique, s'ils participent physiquement à l'effet de serre, ne sont en rien nocifs, bien au contraire pour les végétaux; les oxydes de soufre et d'azote sont par contre éminemment toxiques, soit directement, soit à terme sous forme d'acides forts, sulfurique et nitrique (phénomènes des pluies acides).

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     Bref, électron et oxydation, s'ils sont à la base même du phénomène vital, se comportent comme Janus: biogènes à bon escient, ils deviennent biocides avec démesure. Quelle qu'en soit l'origine (directe: chimique; indirecte: rayonnements), l'ionisa:ion est un phénomène intrinsèquement pervers.

     Au delà de la molécule, et de l'individu, la nature se structure et fonctionne par niveaux et emboîtements successifs: il est lésormais banal d'assimiler de ce point de vue le vivant à l'inerte, étant entendu qu'aux règles du second le premier ajoute ses particularités propres. C'est donc du concept très général - et même quelque peu galvaudé - de système que relève l'ensemble de la nature, de la plus modeste fourmilière à l'ensemble de la biosphère, le plus grand système vivant connu. Rappelons qu'on
qualifie de système toute entité, suffisamment délimitée, soumise à échanges et transformations de matière et/ou d'énergie.

     Même les systèmes les plus simples (une locomotive à vapeur...) ne sont pas homogènes, et sont dotés «d'organes», sous-ensembles assurant une fonction particulière coordonnée au fonctionnement général du système considéré. Au delà de structures comparables, systèmes vivants et non-vivants semblent néanmoins différer sur divers points.

Tableau II: Caractéristiques des systèmes vivants et non-vivants

SYSTÈMES
vivants                                                 non-vivants
Délimitation (=Morphologie)
Contours généralement nets et simples. Discontinuités inter-systémiques Contours souvent flous et complexes (notion d'écotone). Emboîtements et continuums trans-systémiques.

Structure (=Anatomie)

«Organes» (=sous-ensembles) le plus souvent bien individualisés. Information et structures relativement simples. Sous-ensembles  souvent  flous. Continuum   intra-systémique.
Information élevée

Fonctionnement (=Physiologie)


Vitesses et densités de puissance généralement élevées. Processus linéaires, loin de l'équilibre. Hétéronomie. Vitesses et puissances le plus souvent faibles. Processus cycliques, proches de l'équilibre. Autonomie.

Dysfonctionnement (=Pathologie)


Crises. Oscillations. Régulations par  tout-ou-rien.  Rétroactions positives (= amplificatrices) Contaminations «lentes et sournoises». Effets de seuil. Rétroactions négatives (= régulatrices).

     Les systèmes inertes[4] fonctionnent généralement loin de l'équilibre, de manière plutôt adiabatique; les biosystèmes - peut-être parce qu'ils sont tenus d'être isothermes - fonctionnent, sinon vraiment à l'équilibre (ce qui est, rappelons-le, l'idéal pour un thermodynamicien), du moins près de l'équilibre, plus exactement en «quasi-équilibre dynamique»;

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car les systèmes vivants sont largement ouverts, c'est-à-dire qu'ils échangent simultanément matière et énergie avec leur environnement. Bref, les biosystèmes «normaux» sont faiblement entropiques; certains - les biosystèmes à forte participation végétale, la majorité en milieu naturel - sont même néguentropiques et autonomes, grâce à l'apport gratuit et actuel de l'énergie solaire.

     Les systèmes anthropiques au contraire sont éminemment hétéronomes, puisant dans le passé leurs principales sources de matière et d'énergie: pétrole, charbon, minerais, tous fossiles. La perversion suprême consiste à briser la matière par la fission nucléaire, et si l'on devait un jour réussir à domestiquer l'énergie de la bombe H, il vaudrait sans doute mieux le faire en faisant appel à un réacteur très puissant, gratuit, propre et fiable puisque lointain: le Soleil!

     Une autre différence entre systèmes vivants et non-vivants est l'appréciation et le respect du temps. On peut «forcer» un système matériel, et battre les records de vitesse avec un T.G.V. ou un supersonique[5]; on ne bouscule pas un biosystème, sous peine d'échec ou de perturbation. La pollution des nappes phréatiques par les nitrates apparaît comme le juste prix à payer pour les «performances» de l'agriculture intensive. Un proverbe vietnamien résume plaisamment cette contrainte du temps et de la mesure biologiques: un homme et neuf femmes ne peuvent faire un enfant en un mois...

     Les systèmes vivants se caractérisent en outre par leur complexité, et l'on a pu dire qu'il y a plus d'information dans le «plan» d'une sauterelle que dans celui d'une navette spatiale. Cette complexité est garante de la stabilité des biosystèmes: une hêtraie-sapinière est plus diverse et plus sûre qu'une monoculture d'épicéas. Et l'homme court deux risques, lorsqu'il simplifie abusivement un système (supprimer les Rapaces nous prive d'un régulateur des populations de Rongeurs), ou lorsqu'il le complique à l'extrême[6] (les pannes successives de Super-Phénix ne traduisent-elles pas le franchissement d'un seuil au delà duquel les meilleures bonnes volontés demeurent impuissantes devant les aléas techniques et humains?).

     La régulation de tout système obéit à une autre loi générale, celle des rétroactions. Dans la nature, la plupart des rétroactions sont négatives, c'est-à-dire que l'effet corrige la cause en s'opposant à elle: l'échauffement solaire intensifie l'évapo-transpiration d'une forêt; la couverture nuageuse résultante s'oppose au rayonnement solaire générateur de l'effet thermique. La boucle régulatrice est donc bien bouclée, pour peu que l'eau soit localement disponible, bien entendu. De même chez les réacteurs nucléaires à eau légère, où la vaporisation du fluide réfrigérant résultant d'une surchauffe accidentelle s'oppose (en principe) à la montée en puissance, à «l'excursion nucléaire», les neutrons n'étant plus alors convenablement ralentis.

     Toute infraction à la règle est brutalement sanctionnée par la crise: lorsque plus de lemmings génèrent plus de lemmings encore, le boom démographique règle le problème en jetant à la mer les bataillons excédentaires; lorsqu'un réacteur à «coefficient de vide positif»[7] s'emballe pour une quelconque raison, les chances deviennent faibles d'échapper à l'effet Tchernobyl. Au lieu d'être «self-reliable», le système non autorégulé doit chercher dans un autre mécanisme ses chances de stabilité; l'hétéronomie s'est substitué à l'autonomie, avec les coûts et risques supplémentaires afférents.

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     Cette règle des cycles correcteurs se généralise à son tour:
alors que les systèmes artificiels travaillent en mode linéaire (c'est-à-dire qu'un sens unique conduit de la mine au tas d'ordures, via l'industriel, le marchand et le consommateur), les biosystèmes fonctionnent en régime cyclique. S'il existe dans la nature, des «producteurs», des «consommateurs» et des «décomposeurs», nulle hiérarchie ne les oppose, puisque tous concourrent dans le même sens, et sont tôt ou tard mutuellement utiles, et indispensables.

     Ce mode de fonctionnement en boucle a ici un double avantage: en aval, il règle la question des déchets, qui empoisonne notre système industriel et urbain; en amont, il résoud le problème des ressources, qui inquiète (parfois) à juste titre nos économistes. Grave insouciance que celle des nucléocrates français, encore incapables de garantir le confinement des radio-éléments issus du retraitement des combustibles épuisés; mais grande naïveté que celle des populations découvrant aujourd'hui le problème du stockage des déchets nucléaires, alors qu'elles ne s 'étaient nullement émues de l'implantation des centrales quelque 20 ans plus tôt[8]!

     Dans les écosystèmes, les segments de cycles nutritifs que l'on nomme chaînes alimentaires (du sol aux plantes, puis de là aux animaux dont l'homme) sont à l'origine d'un autre phénomène de haute portée écologique: toute contamination en un point donné va suivre le cheminement général, et pourra s'amplifier d'étape en étape, d'étage en étage, jusqu'à atteindre les doses biocides. Les exemples de ce mécanisme amplificateur sont multiples et désormais bien connus; dans les années soixante, le mercure de Minamata a été une révélation pour beaucoup; plus récemment, le radio-césium de Tchernobyl n'a étonné que ceux qui voulaient bien l'être pour mieux tromper les autres.

     Pour le biologiste, les systèmes naturels peuvent être considérés comme autant de bons «modèles» de fonctionnement: par leur simple présence actuelle, n'apportent-ils pas la preuve de leur efficacité, après des millions d'années de lutte pour la survie? Face à cette inconsciente sagesse, notre expérience vieille de quelques millénaires à peine, quelques années seulement parfois, apparaît bien légère à la réflexion. Et pourtant, le fonctionnement énergétique et démographique adopté et vanté par le S.E.I. (Système Economique et Industriel) n'est-il pas une constante négation des modèles biologiques? Prisonnier de sa fausse logique de fuite en avant, le système ne voit alors qu'une issue à l'impasse dans laquelle il s'est fourvoyé: l'appel à toutes les énergies fossiles, dont l'énergie nucléaire. Mais l'inquiétude est plus fondamentale quant à notre avenir et celui de la biosphère, désormais inéluctablement liés.

     Ainsi, lorsque politiciens et économistes nous disent que le chômage ne saurait etre résorbé sans un taux de croissance nettement positif, ils reconnaissent implicitement qu'un régime stable de production/consommation verrait s'aggraver encore la situation socio-économique. Ce que nous savons des biosystèmes laisse au contraire attendre le maintien du «plein-emploi» d'une situation où intrants et extrants sont constamment équilibrés. En d'autres termes, ne pouvoir assurer la santé du S.E.I. sans recourir à la croissance démontre non seulement une baisse tendancielle de son «rendement», mais un profond dysfonctionnement de nature structurelle.

     C'est bien pour de telles raisons - et non seulement pour causes de risques et de «nuisances», si graves soient-ils - que nous devons nous opposer à l'énergie nucléaire, perversion fondamentalement hostile au vivant, véritable «énergie du désespoir» d'un système primaire aux abois.

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[1] Cf. Bachelard: «Aucun phénomène n'apparaît naturellement, aucun phénomène n'est de premier aspect, aucun n'est donné. Il faut le constituer et en lire les caractères indirectement avec une conscience toujours éveillée de l'interprétation instrumentale et théorique.
[2] La composition élémentaire de la biosphère (= 2.000 Gigatonnes = 2.1018g) peut être réduite à CH (2) O N (0,01), soit un énorme morceau de sucre (photosynthèse!) assaisonné d'une pincée d'azote et autres ingrédients mineurs.
[3] En ce qui concerne le rayonnement béta, signalons un effet pervers des technologies nucléaires: si grâce à son rayonnement gamma, pénétrant et bien défini spectralement, le césium 137 a fait l'objet d'assez nombreuses enquêtes radio-écologiques (notamment suite à Tchernobyl), le strontium 90, émetteur béta «pur», n'a pratiquement livré aucune donnée expérimentale, en raison des difficultés analytiques le concernant, alors que sa nocivité biologique est probablement aussi importante, voire plus importante, que celle du césium 137.
[4] Plus exactement, les systèmes artificiels non-vivants, car une centrale nucléaire n'est (malheureusement) pas vraiment inerte.
[5] La fascination exercée par la vitesse sur l'esprit humain doit-elle être vue comme une réaction de défoulement face aux contraintes naturelles? L'une des principales différences de l'Homme et de l'animal semble bien être la conscience chronologique.
[6] On ne confrondra pas complexité et complication, cette dernière relevant encore d'un ordre primaire.
[7] C'est-à-dire où l'appauvrissement en fluide réfrigérant, loin de calmer les neutrons, augmente au contraire leur efficacité de fission. C'est le cas des réacteurs à neutrons rapides, comme celui de Creys-Malville.
[8] Allusion à la réaction des populations (et des élus) de l'Ain s'opposant aujourd'hui au projet d'enfouissement de déchets nucléaires en Bresse, alors que les réacteurs dits de Bugey, dans le même département, avaient recueilli l'assentiment quasi général dans les années septante...

1991: texte precedent