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En biologie, les niveaux d'organisation du vivant forment une hiérarchie des structures et des systèmes biologiques complexes qui définissent la vie en utilisant une approche réductionniste^[1]. La hiérarchie traditionnelle, détaillée ci-dessous, s'étend des atomes aux biosphères.

Chaque niveau de la hiérarchie représente une augmentation de la complexité organisationnelle, chaque « objet » étant principalement composé de l'unité de base du niveau précédent^[2]. Le principe de base de l'organisation est le concept d'émergence — les propriétés et les fonctions trouvées à un niveau hiérarchique ne sont pas présentes aux niveaux inférieurs.

L'organisation biologique de la vie est une prémisse fondamentale pour de nombreux domaines de la recherche scientifique, en particulier dans les sciences médicales. Sans ce niveau d'organisation, il serait beaucoup plus difficile, voire impossible, d'appliquer l'étude des effets de divers phénomènes physiques et chimiques aux maladies et à la physiologie. Par exemple, des domaines tels que les neurosciences comportementales ne pourraient pas exister si le cerveau n'était pas composé de types spécifiques de cellules, et les concepts de base de la pharmacologie ne pourraient pas exister si l'on ne savait pas qu'un changement au niveau cellulaire peut affecter tout un organisme. Ces applications s'étendent également aux niveaux écologiques. Par exemple, l'effet insecticide direct du DDT se produit au niveau subcellulaire, mais affecte des niveaux plus élevés jusqu'aux écosystèmes. Théoriquement, un changement dans un atome pourrait changer toute la biosphère

Le schéma d'organisation biologique standard simple, du niveau le plus bas au niveau le plus élevé, est le suivant^[1] :

Des schémas plus complexes intègrent beaucoup plus de niveaux. Par exemple, une molécule peut être considérée comme un groupement d'éléments et un atome peut être divisé en particules subatomiques (ces niveaux sortent du cadre de l'organisation biologique). Chaque niveau peut également être décomposé en sa propre hiérarchie, et des types spécifiques de ces objets biologiques peuvent avoir leur propre schéma hiérarchique. Par exemple, les génomes peuvent être subdivisés en une hiérarchie de gènes^[4].

Chaque niveau de la hiérarchie peut être décrit par ses niveaux inférieurs. Par exemple, l'organisme peut être décrit à n'importe lequel de ses niveaux de composants, y compris les niveaux atomique, moléculaire, cellulaire, histologique (tissu), d'organe et de système d'organe. De plus, à chaque niveau de la hiérarchie, de nouvelles fonctions nécessaires au contrôle de la vie apparaissent. Ces nouveaux rôles ne sont pas des fonctions dont les composants de niveau inférieur sont capables et sont donc appelés propriétés émergentes.

Chaque organisme est organisé, mais pas nécessairement au même degré^[5]. Un organisme ne peut pas être organisé au niveau histologique (tissu) s'il n'est pas composé de tissus en premier lieu^[6].

L'organisation biologique aurait émergé au cours de ce qui est appelé le « monde à ARN », lorsque les chaînes d'ARN ont commencé à exprimer les conditions de base nécessaires au fonctionnement de la sélection naturelle telle que conçue par Darwin : héritabilité, variation de type et compétition pour des ressources limitées. L'aptitude d'un réplicateur d'ARN (son taux d'augmentation par habitant) aurait probablement été fonction de capacités d'adaptation intrinsèques (en ce sens qu'elles étaient déterminées par la séquence nucléotidique) et de la disponibilité des ressources^[7],[8]. Les trois principales capacités d'adaptation peuvent avoir été :

• la capacité de se répliquer avec une fidélité modérée (donnant lieu à la fois à l'héritabilité et à la variation de type) ;
• la capacité d'éviter la décomposition ;
• et la capacité d'acquérir et de traiter les ressources^[7],[8].

Ces capacités auraient été initialement déterminées par les configurations repliées des réplicateurs d'ARN (voir « Ribozyme ») qui, à leur tour, seraient codées dans leurs séquences nucléotidiques individuelles. Le succès compétitif entre différents réplicateurs d'ARN aurait dépendu des valeurs relatives de ces capacités d'adaptation. Par la suite, parmi les organismes plus récents, le succès compétitif à des niveaux successifs d'organisation biologique a vraisemblablement continué à dépendre, au sens large, des valeurs relatives de ces capacités d'adaptation.

Les fondements théoriques sont résumés par la thermodynamique. Lorsque les systèmes biologiques sont modélisés comme des systèmes physiques, dans son abstraction la plus générale, ce sont des systèmes ouverts thermodynamiques qui présentent un comportement auto-organisé^[9], et les relations ensemble/sous-ensemble entre les structures dissipatives peuvent être caractérisées dans une hiérarchie.

Une manière plus simple et plus directe d'expliquer les principes fondamentaux de l'organisation hiérarchique de la vie, a été introduite dans l'Écologie par Odum et d'autres sous le nom de « principe hiérarchique de Simon »^[10] ; Simon a souligné que la hiérarchie « émerge presque inévitablement à travers une grande variété de processus évolutifs, pour la simple raison que les structures hiérarchiques sont stables ».

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Biological_organisation » (voir la liste des auteurs).

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