La redondance, la lenteur, l’aléatoire… Autant de notions perçues négativement dans une société qui privilégie la performance, le contrôle et la vitesse à tous les niveaux et dans tous les secteurs. Pourtant, nous avons bien le sentiment confus d’une inadéquation contre-nature de ce dogme de l’optimum.
Que nous apprennent les sciences de la vie ? S’il existe bien des mécanismes biologiques d’une efficacité redoutable, des progrès récents mettent surtout en avant le rôle fondamental des erreurs, des hétérogénéités, des lenteurs dans la construction et la résilience des organismes vivants. Notre vraie nature serait-elle dès lors sous-optimale ? En quoi une sous-optimalité d’inspiration biologique peut-elle constituer un contre-modèle au credo de la performance et du contrôle dans l’anthropocène ?
6. Un tropisme pour la performance
maintenu dans la bio-économie
=
200 kg grain de maïs = 80 litres d’éthanol = 1 année d’aliments pour 1 humain
Engineering.com resourcemedia
7. L’ère de la contre-productivité
Ivan Illich, penseur de l’écologie politique
Performance
Robustesse
8. Nous n’avons pas une pensée systémique
Exemple: le point de bascule
9. Définition d’un système complexe: un ensemble
d’entités qui interagissent selon des règles simples
Fourmilière
11. Exemple: deux variabilités construisent la reproductibilité
Scénario déterministe
(optimal)
Scénario probabiliste
(sous-optimal)
Hong et al., 2016 Dev Cell
12. La sous-optimalité en biologie met en avant:
- L’inefficacité
- L’hétérogénéité
- L’aléatoire
- La lenteur
- La redondance
- Les incohérences
- …
…et le rôle de ces paramètres dans l’adaptabilité et la
résilience des systèmes biologiques.
Sous-optimalité: une définition
19. GT spirit Photo Of The Day: McLaren SLR at 360km/h
Salmonella enteritidis http://www.flickr.com/photos/teo/4925568
Le vivant idéalisé
20. Le vivant idéalisé: « intelligent design »
https://gfycat.com/fr/flashyflusteredfallowdeer
21. Lamarck, 1809
Un vivant continuellement imparfait:
La théorie du transformisme
Jean-Baptiste Lamarck
• Les organes qu’un
organisme utilise
intensivement vont se
développer et se renforcer
• Les organes peu utilisés
vont s’atrophier
• Ces caractéristiques
acquises se transmettent
aux descendants (hérédité)
24. L’évolution est aveugle, sans but,
répondant aux seules lois du hasard ;
la sélection naturelle suffit à donner
une direction à ce flux, a posteriori.
Darwin, 1859
Un vivant sans but, donc sans optimisation
Charles Darwin
25. Une évolution imparfaite et non fiable
Lignereux 2001 Archeozoology
L’évolution des espèces,
par la sélection naturelle,
a conduit à de
nombreuses impasses
Extinction du genre
Hipparion
26. Le vivant, un jeu de hasard
Stochasticité : impossibilité de prévoir correctement une
action, en raison des aléas internes et externes au système,
comme dans un jeu de dé.
27. Trajectoires en partie aléatoires en biologie
Lippincott-Schwartz lab, westburg.eu/single-particle-tracking
Protéine Atlastin1 (fibroblaste)
28. Causes de la stochasticité
Loi des grands nombres: le comportement d’un petit échantillon
de la population ne correspond pas forcément au comportement
de la population totale.
29. Causes de la stochasticité
Moyenne Cas individuel
30. Causes de la stochasticité
Mouvement brownien des grains de pollen
https://gfycat.com/fr/severewhisperedastarte
31. Causes de la stochasticité biologique
O’Farrell 1975 J. biol. Chem.
E. Coli proteome
80% des gènes
d’Escherichia
coli produisent
chacun moins
d’une centaine
de protéines
par cellule
40. Une adaptabilité du développement
construite sur la stochasticité
De multiples rétroactions entre Notch et d’autre
régulateurs, comme Delta et Shaggy, amplifient
des petites fluctuations de départ, conduisant à
une ségrégation des identités cellulaire à la fin
Heitzler et al., 1991 Cell
Baker Bioessay
42. Le vivant privilégie la résilience de la population
La résilience est la capacité d’un système à être
• robuste,
• adaptable
• et transformable
Folke et al., 2010 Ecol. Soc.
43. Le vivant ne privilégie pas le confort individuel
1% des enfants qui naissent chaque année en France
(7500 enfants par an) sont atteints d’un handicap lourd.
20 à 35% des déficiences sévères de l’enfant sont
d’origine prénatale.
OPEPS 2004
44. Mais le vivant ne ressemble pas au hasard total
Bruit généré par un Math.random()
59. Le vivant se construit sur ses contradictions
Variabilité spatiale + variabilité temporelle
= reproductibilité des formes
Aléatoire + redondance
= robustesse moléculaire
Compression + tension
= robustesse mécanique
60. La sous-optimalité construit l’autonomie,
L’autonomie permet la résilience
Aléatoire Redondance
Tension Compression
Var. temporelle Var. spatiale
61. Une autre bio-inspiration
Aléatoire Redondance
Tension Compression
Var. temporelle Var. spatiale
Sous-optimalOptimal
Performance Résilience/autonomie
