La modélisation comme pratique scientifique Michel Morange, Département de Biologie, Ens Montpellier, 1er Juin 2010
<ul><li>1. La diversité des modèles </li></ul><ul><li>2. La place des modèles en philosophie des sciences </li></ul><ul><l...
1. La diversité des modèles
Les modèles animaux
 
Les réactions chimiques
La voie du v-EGF (Un modèle « mécanique »)
Protein folding energy landscape (K. A. Dill and H. S. Chan (1997)   « From Levinthal to pathways to funnels »,  Nature st...
Quelques conclusions préliminaires <ul><li>Un modèle est toujours une représentation (de la réalité, ou des phénomènes?), ...
2. La place des modèles en philosophie des sciences
<ul><li>1. Un intermédiaire entre les théories et les phénomènes </li></ul><ul><li>2. Une importance longtemps occultée </...
Il existe différents types de modèles pour le philosophe des sciences <ul><li>1. Le modèle iconique ou « scale model » </l...
Le r ôle des modèles <ul><li>1. Un moyen de tester une théorie </li></ul><ul><li>2. Un pas vers l’élaboration d’une théori...
Le statut ontologique  des modèles <ul><li>Quelle est la réalité d’un modèle? </li></ul><ul><li>Que se passe-t-il lorsqu’i...
3. Il y a une histoire complexe de la modélisation en Biologie
<ul><li>Il y a une situation très différente suivant les disciplines biologiques - Génétique des populations, biologie évo...
Pourquoi les modèles ont tant de place en Ecologie - Evolution? <ul><li>Le r ôle de pont entre la théorie et les phénomène...
B. Il y a eu des échecs:  le problème de la « similarité » - D’arcy Thompson « On growth and Form » - La biologie mathémat...
C: Beaucoup de biologistes se méfient de la modélisation mathématique - Ils ma îtrisent mal les mathématiques - Ils ne voi...
4. Il y a aujourd’hui beaucoup d’opportunités pour la modélisation
A: les voies de signalisation, les réseaux de régulation génétique
B: De nouveaux phénomènes (le bruit)
Caractérisation du bruit moléculaire Jonathan M. Raser and Erin K. O’Shea (2004) « Control of  stochasticity in eukaryotic...
C: Le modèle change de r ôle: il aide à préparer les expériences (Biologie synthétique)
<ul><li>The repressilator </li></ul><ul><li>(Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler (2000) A synthetic oscillatory netwo...
D: Le modèle peut permettre de simplifier
J. J. Sieber  et al.  (2007) « Anatomy and dynamics of a supramolecular membrane protein cluster »   Science   317 , 1072-...
E: Le modèle mathématique permet de tester si le système est suffisamment décrit
F: Le modèle permet d’expérimenter là où l’expérimentation directe est impossible (travaux sur l’origine de la vie; biolog...
G: Les simulations, un nouveau type de modèles <ul><li>L’outil informatique </li></ul><ul><li>Est-ce différent des expérie...
5. Quelques principes à respecter <ul><li>Le principe GIGO (garbage in, garbage out) </li></ul><ul><li>On fait un modèle p...
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Michel Morange - La modélisation comme pratique scientifique

  1. 1. La modélisation comme pratique scientifique Michel Morange, Département de Biologie, Ens Montpellier, 1er Juin 2010
  2. 2. <ul><li>1. La diversité des modèles </li></ul><ul><li>2. La place des modèles en philosophie des sciences </li></ul><ul><li>3. Il y a une histoire complexe de la modélisation en Biologie </li></ul><ul><li>4. Il y a aujourd’hui beaucoup d’opportunités pour la modélisation </li></ul><ul><li>5. Quelques principes à respecter </li></ul>
  3. 3. 1. La diversité des modèles
  4. 4. Les modèles animaux
  5. 6. Les réactions chimiques
  6. 7. La voie du v-EGF (Un modèle « mécanique »)
  7. 8. Protein folding energy landscape (K. A. Dill and H. S. Chan (1997) « From Levinthal to pathways to funnels », Nature structural biology 4 , 10-19)
  8. 9. Quelques conclusions préliminaires <ul><li>Un modèle est toujours une représentation (de la réalité, ou des phénomènes?), et donc une simplification </li></ul><ul><li>Les modèles mathématiques (formels) </li></ul><ul><li>Il y a continuité entre les différents types de modèles </li></ul><ul><li>Le modèle est-il en amont ou en aval du travail? </li></ul>
  9. 10. 2. La place des modèles en philosophie des sciences
  10. 11. <ul><li>1. Un intermédiaire entre les théories et les phénomènes </li></ul><ul><li>2. Une importance longtemps occultée </li></ul><ul><li>3. Représentation des phénomènes ou représentation des théories? </li></ul>
  11. 12. Il existe différents types de modèles pour le philosophe des sciences <ul><li>1. Le modèle iconique ou « scale model » </li></ul><ul><li>2. Modèles idéalisés (au sens d’Aristote ou de Galilée) et modèles approchés </li></ul><ul><li>3. Les modèles analogiques (les mpodèles hydrauliques, les réseaux) </li></ul><ul><li>4. Les modèles phénoménologiques </li></ul><ul><li>Un modèle peut être plusieurs choses à la fois, et ce qu’il est « vraiment » n’est pas toujours évident </li></ul>
  12. 13. Le r ôle des modèles <ul><li>1. Un moyen de tester une théorie </li></ul><ul><li>2. Un pas vers l’élaboration d’une théorie </li></ul><ul><li>3. Un moyen de rassembler les données </li></ul><ul><li>4. Un moyen d’expliquer les phénomènes </li></ul><ul><li>Un modèle peut jouer simultanément différents r ôles </li></ul>
  13. 14. Le statut ontologique des modèles <ul><li>Quelle est la réalité d’un modèle? </li></ul><ul><li>Que se passe-t-il lorsqu’il y a plusieurs modèles d’un ensemble de phénomènes, incompatibles entre eux, mais nécessaires pour rendre pleinement compte des phénomènes? (La question du réalisme. Le « perspectival realism ». Il y a différents modèles, parce qu’il y a différents projets (Ian Hacking)) </li></ul>
  14. 15. 3. Il y a une histoire complexe de la modélisation en Biologie
  15. 16. <ul><li>Il y a une situation très différente suivant les disciplines biologiques - Génétique des populations, biologie évolutive, écologie - Epidémiologie - Physiologie - La biologie cellulaire et moléculaire </li></ul>
  16. 17. Pourquoi les modèles ont tant de place en Ecologie - Evolution? <ul><li>Le r ôle de pont entre la théorie et les phénomènes (la théorie darwinienne: une théorie squelettique) </li></ul><ul><li>Une expérimentation difficile ou impossible (le temps) </li></ul><ul><li>Aujourd’hui, les modèles n’opèrent plus dans un espace aussi libre </li></ul><ul><li>Des raisons sociologiques complexes </li></ul>
  17. 18. B. Il y a eu des échecs: le problème de la « similarité » - D’arcy Thompson « On growth and Form » - La biologie mathématique: les simplifications abusives (Nicolas Rashevsky) - Cyril Hinshelwood, et l’adaptation bactérienne
  18. 19. C: Beaucoup de biologistes se méfient de la modélisation mathématique - Ils ma îtrisent mal les mathématiques - Ils ne voient pas l’intér êt de la modélisation - Ils trouvent les simplifications abusives
  19. 20. 4. Il y a aujourd’hui beaucoup d’opportunités pour la modélisation
  20. 21. A: les voies de signalisation, les réseaux de régulation génétique
  21. 22. B: De nouveaux phénomènes (le bruit)
  22. 23. Caractérisation du bruit moléculaire Jonathan M. Raser and Erin K. O’Shea (2004) « Control of stochasticity in eukaryotic gene expression », Science 304, p. 1811-1814.
  23. 24. C: Le modèle change de r ôle: il aide à préparer les expériences (Biologie synthétique)
  24. 25. <ul><li>The repressilator </li></ul><ul><li>(Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler (2000) A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators, Nature 403 335-338) </li></ul>
  25. 26. D: Le modèle peut permettre de simplifier
  26. 27. J. J. Sieber et al. (2007) « Anatomy and dynamics of a supramolecular membrane protein cluster » Science 317 , 1072-1076
  27. 28. E: Le modèle mathématique permet de tester si le système est suffisamment décrit
  28. 29. F: Le modèle permet d’expérimenter là où l’expérimentation directe est impossible (travaux sur l’origine de la vie; biologie évolutive)
  29. 30. G: Les simulations, un nouveau type de modèles <ul><li>L’outil informatique </li></ul><ul><li>Est-ce différent des expériences de pensée? La prise en compte du temps, et l’émergence diachronique </li></ul><ul><li>La simulation est bien adaptée au problème local/global </li></ul><ul><li>Ressemblance et explication? </li></ul>
  30. 31. 5. Quelques principes à respecter <ul><li>Le principe GIGO (garbage in, garbage out) </li></ul><ul><li>On fait un modèle pour répondre à une question (modèle prédictif, modèle explicatif) </li></ul><ul><li>L’étape la plus importante est celle de la conception du modèle: ne pas sauter les pages qui y sont consacrées dans les articles! </li></ul><ul><li>Bien choisir le système à modéliser (un enjeu, de bonnes données, une complexité « raisonnable ») </li></ul><ul><li>Un modèle peut échapper aux biologistes </li></ul>

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