3. Entropie et auto-organisation

L’entropie est une fonction physique de dégradation de la qualité d’énergie, que l’on retrouve dans les systèmes utilisant de l’énergie. Elle agit dans tous systèmes thermodynamiques et permet d’expliquer la dégradation des objets, la dissipation de la chaleur ou encore la mort des êtres vivants. En terme physique, l’entropie se caractérise par la dégradation de l’énergie, tout ce qui nous entoure est impacté par cette fonction. Des plus petites cellules, à l’univers lui même, l’entropie est partout et rien ne semble y résister.

L’entropie d’un système thermodynamique est donc défini par le degré de dispersion de l’énergie au sein même de ce système, pour cette raison, elle ne peut qu’augmenter dans les systèmes isolés comme mentionné précédemment. Pour prendre un exemple plus parlant, lorsque vous faites tomber un verre sur un sol carrelé, le verre éclate en une multitude de bris de verre plus petit, le verre perd donc sa structure initiale. Or, l’énergie qui aura été nécessaire pour briser ce verre ne pourra pas être suffisante pour le reconstituer. Il vous faudra nécessairement une plus grande quantité d’énergie pour reconstituer ce verre, que l’énergie nécessaire à sa destruction. En somme, l’organisation est plus coûteuse en énergie que la désorganisation.

Auto-organisation du vivant

Le vivant, quant à lui, possède une propriété étonnante, il peut contrer partiellement et sur une durée de temps défini, les effets de l’entropie. On appelle ce phénomène, l’auto-organisation. Cette curieuse fonction du vivant fût d’abord nommée « entropie négative » par le physicien Erwin Schrödinger, qui fût l’un des premiers à la remarquer, puis « néguentropie » par le physicien Léon Brillouin.

Dans les années 1970, un autre physicien du nom d’Ilya Prigogine explique ce phénomène d’auto-organisation, qui selon lui, s’apparente à un phénomène courant dans la nature qu’il nomme « systèmes dissipatifs« . Selon Prigogine, les systèmes dissipatifs parviennent à un maintien de leur structure grâce à une consommation d’énergie issue de leur environnement. Cela signifie, que la vie doit nécessairement consommer de l’énergie pour maintenir sa « structure » ordonnée et donc, ne pas mourir. L’autre particularité des systèmes dissipatifs réside dans le fait qu’ils sont des systèmes ouverts, qui permettent l’échange d’énergie et de matière avec leur environnement. Ils « consomment » donc la matière et l’énergie disponible en générant de l’entropie.

Dans le monde vivant nous pouvons rencontrer cette auto-organisation à l’échelle des individus, mais aussi des groupes. En effet, les écosystèmes peuvent être perçus comme des super structures dissipatives où plusieurs groupes d’individus d’une même espèce interagissent avec d’autres groupes de la même espèce et d’espèces différentes. Ces interactions donnent lieu à des échanges de matière et d’énergie, que l’on nomme en écologie le réseau trophique ou plus communément, les chaines alimentaires.

Par exemple, lorsqu’un insecte mange une feuille d’une plante, il y a un échange (ou une captation selon les points de vue) de matière et d’énergie. La plante qui a capté les ondes électromagnétiques du soleil afin de produire son feuillage, donc de la matière, procure à l’insecte cette matière foliaire qu’il transformera en énergie et lui permettra de vivre. Les écosystèmes sont donc un immense réseau d’échange de matière et d’énergie.