Science and Society
Le conflit des civilisations de la biologie
Evelyn Fox Keller
|
|
|
|
Le conflit des civilisations de la biologie
par Evelyn Fox Keller
L'été dernier, lors d'une assemblée qui s'est tenue près d'Aspen, au Colorado, des douzaines de physiciens se sont rassemblés pour célébrer ce que le journal Nature a décrit comme « le sentiment grandissant que la façon de voir les choses de leur discipline jouerait un rôle prépondérant dans la récolte des bénéfices de l'ère post-génomique de la biologie ». En fait, la génétique étant tenue d'améliorer tout chose, de la santé humaine à l'agriculture, les physiciens et les mathématiciens du monde entier affluent en masse dans les sciences de la vie. La biologie constitue la voie dans laquelle l'activité scientifique (et ses subsides) s'engagera dans le siècle à venir.
Mais ce n'est pas la première fois que les physiciens et les mathématiciens se tournent vers la biologie pour trouver de nouveaux champs à labourer et l'histoire de ces efforts s'est révélée relativement décevante. Les biologistes et les physiciens ont des objectifs et des traditions différents et ils recherchent des types de réponse différents car ils posent des types de question différents.
Mon premier contact avec cette division disciplinaire date de plusieurs années alors que j'étais en train de donner un cours sur les méthodes mathématiques en biologie. Après avoir introduit un problème biologique à 11 variables, j'ai utilisé une méthode simple appelée analyse dimensionnelle afin de démontrer que seules trois d'entre elles devaient être étudiées empiriquement, les relations entre les autres variables pouvant être déduites logiquement. « Mais vous n'avez pas fait les expériences nécessaires, se sont plaints les étudiants, alors comment pouvez-vous le savoir? »
J'ai beaucoup réfléchi à cette question depuis lors. En tant que physicienne théoricienne, j'ai été formée à faire confiance uniquement aux arguments mathématiques et logiques et à considérer les preuves expérimentales comme faillibles. Mais pour beaucoup, si ce n'est la majorité, des biologistes, les preuves expérimentales, bien que faillibles, ont toujours plus sûrement mené à la vérité. Où se situent donc, dans un argument purement déductif, les surprises de la nature, les mécanismes qui ne ressemblent à rien de ce que nous imaginons dans nos hypothèses initiales ?
Les philosophes scientifiques ont traditionnellement approché les questions concernant ce qui est considéré comme la connaissance, l'explication et la théorie, comme si elles pouvaient être universellement résolues. Mais les lacunes de communication entre les biologistes expérimentaux et mathématiciens suggèrent que les réponses à ces questions dépendent de cultures disciplinaires spécifiques.
Prenons les efforts interdisciplinaires, et l'échec final, de Nicolas Rashevsky, un physicien théorique russe ayant émigré aux Etats-Unis en 1924. Rashevsky se demandait si un mécanisme similaire pouvait expliquer la division des cellules biologiques et le début de l'instabilité dans les gouttelettes liquides. Il entreprit alors d'élaborer une « biologie mathématique systématique, avec une structure et des objectifs similaires à la physique mathématique ». En 1940, il publia son oeuvre maîtresse, Biophysique mathématique , développa un programme du même nom à l'université de Chicago et fonda le Bulletin of Mathematical Biophysics .
Mais en 1954, Rashevsky perdit ses subventions et son budget et ses efforts institutionnels et scientifiques ne lui ont pas beaucoup survécu. La principale critique dirigée contre lui portait sur son échec à s'engager avec des biologistes exerçants. Mais Rashevsky a au moins fait un effort pour intéresser les biologistes à son travail. En 1934, il présenta une analyse « physico-mathématique » des forces agissant sur une cellule sphérique idéalisée, un modèle qui, selon lui, ne suffisait pas à expliquer la division cellulaire.
Lorsque les biologistes lui objectèrent que toutes les cellules n'étaient pas sphériques, Rashevsky rétorqua que la théorie devait d'abord être appliquée aux cas les plus simples. E. B. Wilson, le géant légendaire de la biologie cellulaire, eut le dernier mot en concluant dans un bref article suivant la présentation de Rashevsky que les mathématiques pouvaient aider à étudier la croissance des populations, mais non celle des individus. Le collègue de Wilson, Eric Ponder, fut encore plus pointu en affirmant qu'il était nécessaire de « s'axer davantage sur les mesures et moins sur la théorie ».
Toutefois, au début des années 1950, les biologistes ne parvenaient toujours pas à expliquer comment un organisme reproduisait sa forme caractéristique d'une génération à une autre. En 1952, Alan Turing, plus connu pour son travail sur le calcul et l'esprit, proposa un modèle mathématique composé de deux équations décrivant la réaction et la diffusion de deux substances chimiques imaginaires. Son modèle qui, selon ses propres termes, était « une simplification et une idéalisation », visait à mettre en exergue les « fonctions les plus importantes » dans le développement d'un embryon. Il souligna que les réactions qu'il décrivait ne ressemblaient à aucune de celles existant dans la nature. Elles reflétaient uniquement son souhait « que l'argument soit facile à suivre ».
Turing apparaît ici comme une caricature du physicien mathématicien. Comme Rashevsky, il avait été imprégné de la croyance des scientifiques mathématiciens et physiciens selon laquelle une construction imaginaire ne prétendant aucunement à la vérité littérale pouvait néanmoins capturer les « fonctions de la plus grande importance » et donc servir une fonction explicative utile.
Mais les biologistes expérimentaux posent une question différente : ils ne s'inquiètent pas de savoir si les organismes pourraient se développer comme le suggère un modèle imaginaire, mais s'ils le font . Sur ce point, le modèle de réaction/diffusion de Turing s'est révélé extrêmement décevant. Au cours des 20 dernières années, les biologistes moléculaires ont découvert que l'activation progressive d'une hiérarchie de gènes, qui ne jouent aucun rôle dans le modèle de Turing, définit la structure et la forme finales d'un organisme. Plus généralement, les meilleures explications de la méthode de résolution de problèmes particuliers par les systèmes biologiques sont fournies par la génétique expérimentale, et non par les mathématiques et la logique.
Les physiciens et les mathématiciens ont néanmoins des raisons de se réjouir. Depuis 1983, la proportion du financement de la recherche mathématique et numérique provenant de la Division Biologique de la Fondation nationale américaine des Sciences a augmenté de 50 pour cent.
A leur actif, de nombreux nouveaux programmes en biologie mathématique encouragent les chercheurs en sciences mathématiques à devenir eux-mêmes des biologistes exerçants. Entre-temps, des programmes informatiques « conviviaux » permettent aux biologistes d'élaborer leurs propres modèles mathématiques/théoriques.
L'effet Internet pourrait constituer une nouvelle culture disciplinaire transformant les objectifs, les méthodes et la base de recherche épistémologique. Les modèles de la biologie théorique ne seraient pas formulés en quelques équations simples, mais en un complexe d'algorithmes, d'analyses statistiques et de simulations. Et en reconnaissant la possibilité toujours présente de l'existence d'exceptions, ils aspireront à des « généralités » plutôt qu'à des « lois », en laissant de la place pour des particularités fortuites de la structure biologique. La biologie n'est pas la physique et ignorer son histoire évolutionniste revient à laisser le champ libre à la non pertinence.
Evelyn Fox Keller enseigne l'histoire et la philosophie des sciences au MIT. Elle a récemment publié les ouvrages Le rôle des métaphores dans les progrès de la biologie : les empêcheurs de tourner en rond et Le siècle du gène, tous deux chez Harvard University Press.
Copyright : Project Syndicate, avril 2003.
Traduit par Valérie Bellot
You might also like to read more from Evelyn Fox Keller or return to our home page.
|
|
