ANIMAUX MODÈLES, biologie

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C'est de l'art que vient le mot « modèle », à l'origine figure destinée à être reproduite. Ce sens se retrouve en biologie, par exemple dans le choix de l'animal ou du paysage reproduit par le dessinateur ou le photographe. Cependant, de nombreux sens dérivés se sont construits avec le temps. Ainsi, les contenus qu'on donne en science au mot « modèle » varient selon les domaines et parfois au sein d'une même discipline. Dans le cas de la biologie animale, le mot « modèle » recouvre également des sens différents selon le contexte épistémologique, voire les tendances scientifiques du moment, mais son usage se réfère presque invariablement à l'animal choisi pour expérimenter, le plus souvent avec l’idée d’une projection des résultats sur l’humain. Néanmoins, une certaine irréductibilité génétique et physiologique humaine est vite apparue : une réponse chez la souris ou le lapin ne sera pas nécessairement la même que chez l’homme. Comme en outre l’expérimentation animale a mauvaise presse dans l’opinion publique, on cherche activement des substituts aux modèles animaux, utilisant directement des cellules et des tissus humains normaux et pathologiques. Le recours à l’animal reste nécessaire pour l’expérimentation, mais il tend à se faire moins présent.

L’animal modèle et l’expérimentation in vivo

Modèle : une notion polysémique

Cette question s'inscrit dans la relation ambiguë que l'homme entretient avec les autres membres d'un monde animal étranger et si proche à la fois. Sur le plan de la démarche expérimentale en biologie et médecine, des animaux ont été utilisés, sans que soit posée la question de leur valeur en tant que modèle, pour des recherches qu'on ne pouvait pratiquer sur des humains. Les grenouilles de Spallanzani et de Helmholtz, les chiens de Pavlov ou la drosophile de Morgan sont des exemples bien connus de l'utilisation d'animaux pour étudier le rôle des spermatozoïdes, la conduction de l'influx nerveux, le conditionnement ou enfin la fonction des chromosomes dans l'hérédité. Dans cette circulation entre animal et humain, l'animal est un outil introductif à l'homme du fait de l'universalité supposée des grands mécanismes biologiques. Cette place s'est affinée au cours du xixe siècle et restera dominante sans pour autant interdire la recherche de singularités d'espèces, dans lesquelles l'animal est le modèle de lui-même et de ses apparentés. La signification scientifique du mot modèle change au début du xxe siècle : il prend le sens d'outil, intellectuel ou physique, qui permet une interprétation nouvelle de ce qu'on observe ou calcule et incite à concevoir une nouvelle approche ou une nouvelle expérience. Le terme n'apparaît cependant en biologie avec cette signification que vers 1960 avec les modèles en génétique bactérienne inspirés des modèles physiques de la rétroaction. Il se popularise, mais surtout, « quelque chose » change profondément en biologie avec le développement, à partir de 1985 environ, de procédures de manipulation délibérée des gènes des animaux pour en étudier les fonctions in vivo. Le terme « modèle » prend alors un autre sens pour revenir essentiellement à celui inclus dans la reproduction à l'identique d'un objet ou d'une image. On « construit » puis on reproduit en effet des animaux, en particulier des souris, rigoureusement identiques sur le plan génétique, mais dans lesquels on a introduit une modification précise. Parmi ces précieux animaux modèles d'études très ciblées, qui permettent une reproductibilité parfaite de l'expérience, on dispose de souris tenues pour être des « modèles de maladies humaines », expression singulière qui postule une identité des processus physiopathologiques chez l'homme et l'animal, dès lors réductibles au seul déterminisme génétique. Les résultats obtenus sur ces animaux, pour être extrêmement utiles à la compréhension de maladies humaines et de la physiologie générale, ne sont pourtant pas particulièrement en faveur d'une parfaite identité des mécanismes. Autrement dit, paraphrasant Jacques Monod, ce qui est vrai pour la souris ne l'est pas nécessairement pour l'éléphant ou l'homme, et l'animal modèle de l'humain reste une métaphore.

Les animaux dans l'expérimentation

Un animal étudié en laboratoire ne va pas nécessairement devenir un animal d'expériences ni, a fortiori, un animal modèle. De tout temps, en effet, les animaux ont été décrits et dessinés. L'étude des caractères des différentes espèces animales domine la zoologie : ressemblances et différences des caractères morphologiques et physiologiques permettent de définir une espèce, un genre ou un groupe et de les classer les uns par rapport aux autres. Dans ce cas, on ne parle en général pas de modèle auquel se référer pour identifier par comparaison d'autres espèces ou, au contraire, des espèces voisines. On parle plus volontiers d'organisme de référence ou, actuellement, de « type », en général l'exemplaire qui a servi à la description princeps détaillée de l'animal considéré, et qui est conservé dans un muséum. Cette notion déborde d'ailleurs la seule zoologie pour concerner toutes les espèces vivantes actuelles ou passées. Cette démarche d'observation, éloignée de l'expérimentation mais fondement de la taxonomie et de la classification du vivant, est caractéristique de la biologie générale pratiquée à la fin du xviiie et au xixe siècle, grande période pour les classificateurs. Elle est également la source de l'illustration naturaliste qui ancre les images de la diversité biologique chez le grand public.

De l'animal singulier à l'animal expérimental

Avec la recherche en physiologie à partir du xviie siècle, certains animaux deviennent des animaux d'expérience. D'observé pour lui-même, l'animal présentant une singularité morphologique ou physiologique qui facilite l'étude d'un phénomène général glisse alors dans l'expérimentation et devient un outil pour l'étude d'une propriété qu'il partage avec d'autres espèces. Par exemple, l'observation de la circulation des globules rouges dans les capillaires de la patte et des poumons des grenouilles par Malpighi en 1661 permet à ce dernier de comprendre le passage du sang artériel au sang veineux chez cet animal et par extension chez l'homme, ce que Harvey, en eût-il eu les moyens techniques, ne pouvait étudier chez l'homme ou chez d'autres mammifères. Les membranes pulmonaires et la patte de la grenouille sont en effet transparentes et se prêtent donc bien à l'observation microscopique directe sur l'animal vivant ; ce sont ces mêmes propriétés qui font actuellement utili [...]

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Structure d’un sphéroïde multicellulaire tumoral

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Les différentes méthodes pour cocultiver des organoïdes avec d’autres types cellulaires

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Écrit par :

  • : chercheur en histoire des sciences, université Paris-VII-Denis-Diderot, ancien chef de service à l'Institut Pasteur
  • : docteure, postdoctorante, Kennedy Institute, Oxford University, Oxford (Royaume-uni)

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Pour citer l’article

Gabriel GACHELIN, Emmanuelle SIDOT, « ANIMAUX MODÈLES, biologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 04 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/animaux-modeles-biologie/