Considérations épistémologiques sur la modélisation mathématique en biologie

International audienceDans ce chapitre nous examinons quelques spécificités de la modélisation mathématiques en biologie, en ce qui concerne son élaboration et sa validation. La première section exposera plusieurs notions de “modèle” en science, en distinguant en particulier modèles de données, modèles phénoménologiques et modèles mécanistes, et en liant les deux derniers aux notions - omniprésentes en biologie - de « patterns » et de « process ». Concernant les modèles mécanistes on introduira alors l’argument de Levins (1966) sur l’impossibilité pour un tel modèle de satisfaire à la fois les valeurs épistémiques de précision, réalisme et généralité. La perspective adoptée sera donc celle d’un pluralisme des modèles mathématiques en biologie, et dans la suite nous nous interrogerons sur certaines complémentarités et incompatibilités entre types de modélisation mathématiques dans plusieurs domaines de la biologie. La première section s’achèvera par une distinction entre les opérations de vérification, validation, calibration et confirmation de modèles mathématiques, et en tirera les conséquences usuelles quant à la sous détermination des modèles par les données. La suite du chapitre se conformera à la distinction classique entre biologie des causes ultimes, ou évolutionnaire et biologie des causes prochaines, ou fonctionnelle, la section 2 concernant celle-là, et la section 3 traitant de celle-ci.La section 2 commencera par rappeler le rôle de la génétique des populations pour la science des processus de l’évolution. On considérera ensuite les diverses formulations de l’évolution par sélection naturelle en termes d’équation (équation de Price, équation des réplicateurs, règle de Hamilton, etc.) On contrastera cette vision avec les analyses de l’évolution en termes de modèles d’optimalité, en cours en écologie comportementale. On conclura par une tentative d’aborder de manière synoptique ces deux modélisations en rapport avec le modèle du paysage adaptatif ou paysage de fitness introduit par Sewall Wright (1932), afin de souligner le pluralisme des outils mathématiques requis en biologie de l’évolution, et les possibles correspondances qui les lient. La 3ème section abordera la modélisation mathématiques en biologie fonctionnelle. En rapport avec plusieurs exemples précis on s’y interrogera sur les rapports entre mécanismes biologiques et modélisations mathématiques. On se centrera en particulier sur trois modèles mathématiques du développement : le modèle de la morphogénèse de Turing, le modèle dit du French Flag de Wolpert, et la perspective récente des réseaux de gènes régulateurs, et plus généralement, l’usage d’outils de la théorie de graphes. Les deux dernières sections viseront à tirer des enseignements philosophiques de ces analyses. La section 4 abordera la question de la difference et des similitudes entre les modèles mathématiques traditionnels constitués d’équations, et les modèles plus récents du type simulation informatique: elle discutera en particulier la thèse selon laquelle les seconds remplacent les premiers lorsque les solutions des équations ne peuvent pas être calculées.La section 5 se demandera en quoi un modèle mathématiques peut être une explication, et, en particulier, examinera ce que la diversité des modèles mathématiques utilisés en biologie permet de conclure quant au caractère univoque ou pas de la nature de l’explication biologique

Comment le modèle Daisyworld peut-il contribuer à l'hypothèse Gaïa?

International audienceThe Daisyworld model describes an imaginary planet on which a regulation of the temperature emerges out of a strong coupling between life and its environment. This numerical simulation was initially created to answer to a theoretical critique adressed to the Gaïa hypothesis (GH). By precising the epistemic reach of Daisyworld and the nature of the critiques made to GH and then to Daisyworld we assess under which conditions such a model can contribute to the theoretical debate that brought it to existence. We show that certain results are robust, originals and relevant for GH.Résumé Le modèle Daisyworld décrit une planète imaginaire sur laquelle une régulation de la tempéra-ture émerge grâce au couplage fort entre la vie et son environnement. Cette simulation numérique était initialement construite pour répondre à une critique théorique visant l'hypothèse Gaïa (HG). En précisant la portée épistémique de Daisyworld et la nature des critiques adressées à HG puis à Daisyworld nous examinons sous quelles conditions un tel modèle peut contribuer positivement au débat théorique qui l'a fait naître. Nous montrons que certains résultats sont robustes, originaux, et pertinents pour HG

La vie en biologie : enjeux et problèmes d’une définition, usages du terme

International audienceLes efforts pour définir la vie se sont intensifiés ces dernières années dans les sciences biologiques. Partant d’une interrogation sur les motivations qui président à ces efforts, nous montrons que l’on doit distinguer deux projets qui s’exposent à des difficultés philosophiques très différentes : ceux présentant l’obtention d’une définition de la vie comme un moyen nécessaire pour l’enquête scientifique ; ceux qui pensent celle-ci comme une fin. Puis nous analysons les usages qui sont faits du terme « vie ». Tandis que l’ensemble des analyses l’ont considéré comme un terme de classe dont les organismes seraient des instances, nous montrons qu’en pratique il existe un second usage implicite de ce terme : dans certains contextes « vie » sert à désigner un individu dont les organismes sont des parties

Lovelock, Gaïa et la pollution : un scientifique entrepreneur à l’origine d’une nouvelle science et d’une philosophie politique de la nature

International audienc

L'hypothèse Gaïa : pourquoi s'y intéresser même si l'on pense que la Terre n'est pas un organisme?

International audienceA typical and common account of the Gaia hypothesis (GH) would begin by claiming that GH proposes a vague analogy between the Earth and an organism. It would then discredit the hypothesis by pointing out that GH is linked with New Age movements and by then reiterating Dawkins' critique (1982) which showed that because the Earth does not reproduce and cannot therefore undergo natural selection there is no meaningful sense in which one could compare Earth with an organism. Clarifying the explanandum allows me to show that the analogy plays only a limited role (heuristic and not theoric) and that Dawkins' critique only concerns one out of the three questions that GH raises. I then mention the theoretical and empirical breakthroughs that happened since 1982. Eventually I highlight the necessity that there is for GH to be readed and studied in details by philosophers of biology as much as the benefits that philosophy of biology would gain in doing so.L'hypothèse Gaïa (HG) est généralement présentée comme une analogie vague entre la Terre et un organisme. On s'empresse de la discréditer en faisant remarquer qu'elle est partie liée aux mouvements New Age et en rappelant la critique théorique de Dawkins (1982) qui montre que la Terre, ne se reproduisant pas et ne pouvant dès lors être soumise au processus de sélection naturelle, ne peut être comparée à un organisme. Une clarification de l'explanandum me permet de montrer que l'analogie ne joue qu'un rôle limité (heuristique et non théorique) et que la critique de Dawkins n'atteint qu'une des trois questions que soulève HG. Je mentionne ensuite les avancées théoriques et empiriques qui ont eu lieu depuis 1982 puis m'attache à montrer la nécessité qu'il y aurait, pour HG, à ce que la philosophie de la biologie s'intéresse en détail à certaines questions posées par cette hypothèse, aussi bien que les bénéfices que la philosophie de la biologie pourrait retirer de cet exercice

L'hypothèse Gaïa: quelle analogie de la Terre avec un organisme

International audienceL'hypothèse Gaïa: quelle analogie de la Terre avec un organism

Gaia is alive

International audienc

Review of the book: Michael Ruse, The Gaïa hypothesis: science on a pagan planet

International audienceReview of the book: Michael Ruse, The Gaïa hypothesis: science on a pagan plane

Pourquoi des écologies politiques font-elles appel à Gaïa ?

International audienceLe présent exposé s’interroge sur le genre de relations que les sciences de la nature entretiennent et pourraient entretenir avec un projet d’écologie politique. La réflexion est centrée sur un cas d’étude, l’hypothèse Gaïa (désormais HG), lequel a pour principal intérêt premièrement l’originalité des relations qu’il fait voir entre écologie politique et sciences de la nature, deuxièmement la diversité des projets d’écologie politique qui s’y sont intéressés. Gaïa, nom de la déesse de la Terre dans la mythologie grecque, a été utilisé par James Lovelock, alors chimiste de l’atmosphère, et Lynn Margulis, microbiologiste, pour nommer une hypothèse scientifique qu’ils proposent au début des années 1970, hypothèse selon laquelle les êtres vivants pourraient contribuer, par leur action sur l’environnement, à maintenir la planète dans des conditions qui permettent à la vie de subsister sur Terre. Depuis la publication originale, HG a connu un destin tumultueux : reçue avec enthousiasme par des théologiens, des penseurs de l’environnement, avec scepticisme par la plupart des biologistes et philosophes des sciences, accueillie avec intérêt par certains chercheurs en sciences de la Terre.L'exposé analyse et contraste les raisons pour lesquelles des penseurs de l'"écologie politique" sensu lato issus de courants aussi différents que l'écologie profonde (Edward Goldsmith), l'éthique environnementale américaine (Baird Callicott) ou l'anthropologie post-moderne de la nature (Bruno Latour), se sont intéressés à cette "hypothèse"