C@fé des sciences

Je suis en train de lire le livre de Stuart Kauffman, “Reinventing the Sacred”. Le livre est passionnant, il serait dommage de ne pas prendre quelques notes…

Avant d’aborder le réductionnisme en biologie, Kauffman revient sur la remise en cause récente des approches réductionnistes en physique. Le principe du réductionnisme tient dans cette formule concise de Steven Weinberg :

The explanatory arrow of science currently aims downward

La flèche de l’explication en science pointe vers le bas

Le bas étant, bien sûr, les petites échelle; Weinberg exprime ainsi l’idée que pour trouver l’explication d’un phénomène, il est nécessaire de le décomposer en entités toujours plus petites.

La remise en question du réductionnisme en physique est initiée réellement en 1972, lorsque le prix Nobel de physique Philip Anderson publie un fameux papier (téléchargeable à  l’adresse suivante et parfaitement lisible par le non physicien), intitulé tout aussi sobrement :

More is different

“Plus” est différent

Derrière cette formule énigmatique se cache l’idée suivante formulée par Marx dans un autre contexte: les différences quantitatives aboutissent, en s’accumulant à  des différences qualitatives, ou encore (je repompe le dialogue entre Fitzgerald et Hemingway cité par Anderson en conclusion du papier)

F : Les riches sont différents de nous.
H : Tu as raison, ils ont plus d’argent.

Anderson illustre plus précisément cette idée avec un exemple, on y revient toujours, de brisure de symétrie. Considérons une molécule d’ammoniaque. Cette molécule ressemble à  une tétraèdre, avec un atome d’azote au sommet et trois atomes d’hydrogène à  la base. Les lois de la mécanique quantique font que la molécule d’ammoniaque n’est pas stable : en fait, par effet tunnel, l’atome d’azote peut passer de l’autre côté par rapport au plan défini par les atomes d’hydrogène, si bien que la pyramide s’inverse. Mais une fois cette pyramide inversée, elle peut, avec la même probabilité, s’inverser dans l’autre sens. Cette inversion a lieu … plus de 30 milliards de fois par seconde. Si bien qu’en réalité, de façon “effective”, l’atome d’azote a l’air d’être dans le plan des atomes d’hydrogène (et en particulier la molécule d’ammoniaque n’est pas un dipôle), et est donc “statistiquement” symétrique.

Mais considérons des molécules de plus en plus grosses. A mesure qu’on ajoute des atomes, les probabilités d’avoir un effet tunnel de ce type disparaissent. Dans des molécules plus grosses, l’équivalent de l’atome d’hydrogène met soudainement 15 milliards d’années à  traverser le plan de symétrie. La symétrie est donc brisée : il peut exister des molécules “droite” et des molécules “gauche”. Ce qui est important de voir est qu’aucune loi de la physique n’est violée : c’est juste l’ajout de composantes qui change le comportement qualitatif du système (tout comme les riches dans le dialogue humoristique précédent changent de nature en gagnant plus d’argent). On passe d’un système statistiquement symétrique à  des molécules chirales stables en ajoutant des atomes. C’est ce qu’on appelle un comportement émergent.

Anderson en fait ne renie pas le réductionnisme proprement dit, ce qu’il renie est le procédé associé qu’il appelle “constructiviste”. C’est l’idée qu’en comprenant les mécanismes à  petite échelle, on va reconstruire les lois de ce qui va se passer à  plus grande échelle.

La démarche constructiviste se brise sur le mur de l’échelle et de la complexité. Le comportement de grands composés de particules élémentaires ne peut pas être compris par extrapolation des propriétés de quelques particules. En réalité, à  chaque niveau de complexité apparaissent de nouvelles propriétés, et la compréhension de ces nouveaux comportements est un programme de recherche à  part entière, aussi fondamental que n’importe quel autre.

Le deuxième argument d’Anderson exposé par Kauffman est des plus intéressants. Considérez votre ordinateur. Supposez que vous y fassiez tourner un algorithme : à  l’intérieur de votre ordinateur circulent de l’information sous forme de bits, des zéros et des uns, qui correspondent en gros à  des courants d’électrons. Mais, vous pourriez utiliser pour faire votre calcul un ordinateur avec un fonctionnement physique complètement différent, par exemple l’ENIAC qui utilisait de nombreuses triodes. Vous pourriez aussi utiliser une machine de Turing, avec un ruban et un crayon, voire des étudiants en thèse qui pourraient “simuler” l’algorithme en remplissant ou en vidant des seaux d’eau pour simuler les zéros et les uns. Le point est le suivant : l’algorithme lui-même est indépendant du support physique utilisé pour le simuler. On ne peut donc pas réduire un algorithme à  de la physique, on ne peut pas comprendre un algorithme en étudiant la physique des composants qui l’implémentent.

Autre illustration en physique : la thermodynamique. Considérons la température d’un gaz. Cette température est en fait une notion “limite” : on ne peut définir vraiment la température que pour un nombre de molécules quasi infini. A contrario, cela n’a pas de sens de parler de la température d’une molécule. La température est une quantité émergente. Dernier exemple issu de la thermodynamique : la flèche du temps. Les lois de la physique à  petite échelle sont invariantes par renversement du temps. Pourtant, à  grande échelle, une nouvelle loi apparaît : le désordre grandit, l’entropie augmente [1].

Prochaine note sur le sujet : du réductionnisme en biologie

[1] Kauffman donne un paradoxe sur l’entropie de Bolzmann et la flèche du temps très intéressant. Vous savez peut-être que Bolzmann a formulé l’équivalence entre entropie et nombre de micro-états du système, la fameuse formule gravée sur sa tombe S = k. ln W. Cet argument semble a priori résoudre le problème de la flèche du temps : partant d’une configuration improbable avec un petit nombre de microétats, on va forcément vers une configuration plus probable avec un plus grand nombre de microétats. Mais en fait il y a un gros problème : l’argument devrait aussi marcher en “remontant le temps”. Si on a une configuration improbable à  un temps t, plus on remonte le temps, plus on devrait avoir de chance d’observer un état probable à  t-1 en vertu du même argument. Remettons le temps dans le bon sens : cela signifierait que le désordre diminue avec le temps, ce qui viole le principe même énoncé ci-dessus.

La useR! conference 2009 a lancé un Call for papers. J’en ai soumis un qui porte le doux nom de “Meaningful representation of multivariate analysis output in R : how to solve the trade-off between amount of information and readability?”, et qui se concentrera sur comment avoir des résultats plus parlants qu’en utilisant les solutions out of the box des packages. A ce propos, si vous avez des données qui se prêtent à  l’analyse multivariée, et que vous ne les exploitez plus, je suis intéressé.

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A

Je vous propose aujourd'hui un billet au format "carnet", comme d'habitude mais un peu spécial car dédié au domaine de la recherche médicale, dont je ne suis pas un spécialiste... n'hésitez pas à  démarrer la conversation dans les commentaires si un point précis vous [...]

Amis droitiers “ou gauchers“ vous avez toujours rêvé d’écrire, de couper le rôti, ou de vous brosser les dents de la main gauche “ou droite ? C’est peut-être pour bientôt.

Des médecins américains ont prouvé qu’une stimulation électrique des zones concernées du cerveau améliorait de 24 % la dextérité de la main non-dominante.
Les docteurs Schlaug, Vines et Cerruti de Harvard ont utilisé une technique de stimulation appelée tDCS pour “transcranial direct current stimulation”. L’appication d’un faible courant permet de “moduler l’excitabilité des neurones dans le cerveau”. Cette technique a déjà  fait ses preuves dans de plusieurs domaines, notamment dans l’amélioration des performances cognitives.

Deux électrodes (l’anode et la cathode) sont placées sur le cuir chevelu. Des études antérieures avaient montré que les effets de la tDCS à  l’anode et à  la cathode sont différents. ” La polarité du courant appliquée au cuir chevelu détermine les effets de la tDCS sur les tissus sous-jacents. La tDCS anodale augmente l’excitabilité alors que que la tDCS la diminue” rappellent les auteurs dans le compte-rendu de leurs travaux, publiés dans BioMed Central.

Seize droitiers “adultes et en bonne santé” ont servi de cobaye aux expériences des docteurs Schlaug, Vines et Cerruti. Ils ont été soumis à  trois expériences espacées d’un jour chacune : une stimulation des deux hémisphères, d’un seul et enfin, à  une fausse stimulation. Pour mesurer l’évolution de la dextérité, les cobayes devaient saisir, en trente secondes, le maximum de chiffres que leur dictait un ordinateur. Le tout en utilisant quatre doigts de leur main, gauche, évidemment.

Dans le cas de la fausse stimulation et de celle d’un seul hémisphère, les résultats montrent une amélioration d’environ 15% du nombre de chiffres saisis en trente secondes. Ce qui était attendu par les chercheurs qui avaient déjà  mené des études dans ce sens. En revanche, lors de la stimulation des deux hémisphères, les candidtas ont accru leur rapidité de 24 %.

L’ambition des chercheurs n’est pas de vous faire jouer au ping-pong avec deux raquettes. En conclusion de ce papier, ils estiment que “ces résultats pourraient être utilisés dans le cadre de recherche clinique sur la récupération des facultés motrices après un accident vasculaire cérébral”.

Photo de Andrew Pescod

Jean Staune (secrétaire général de l’Université Interdisciplinaire de Paris, passant le plus clair de son temps à  introduire de la religion dans la science) était hier en conférence à  l’Université Claude Bernard, à  Lyon, dans le cadre de l’UE de Sciences Humaines et Sociales de la première année de médecine. Son livre ” vers lequel je ne fais pas de lien ” fait partie des lectures obligatoires dans le cadre de cette UE. Cette situation est assez complexe. Pour Jean Staune, la situation est claire, il devient légitime dans les universités. Je ne serai même pas surpris qu’il s’invente un poste de maître de conférences à  l’UCLB, comme il l’a fait pour celui d’HEC. Passons.

La première question que je me suis posé est toute simple : qu’est-ce qui motive un comité pédagogique, composé de scientifiques d’un très bon niveau, à  inviter Jean Staune? Le seul moyen de le savoir était de leur demander. La réponse que j’ai eu est simple : il s’agit de “porter le regard des futurs professionnels de santé au delà  de l’horizon”, et débarrasser la médecine de sa froideur et de son scientisme. Face à  ce constat, il serait malvenu de s’offusquer de la dimension pluridisciplinaire de l’enseignement.

Tout cela est bien, mais ne répond pas à  la question “pourquoi lui?”. D’après mon interlocuteur, “il réalise un travail d’une certaine ampleur que l’on ne peut pas taxer d’invalidité a priori“. Ce type d’argument me fait hurler à  chaque fois. Vous pouvez travailler avec acharnement sur quelque chose sans avenir, où même sur quelque chose de mauvais, votre travail n’en est aucunement plus recevable. Sans quoi il faudrait, sur la base de la quantité de travail fournie, inscrire au programme des UE telles que “Biologie totale” et “Intelligent design”. La présence de Jean Staune comme intervenant dans une UE serait donc à  attribuer au fait que les “sectarismes et autres extrémismes” n’ont pas leur place à  l’UFR de médecine. Bien A quand la biologie totale, donc?

Plus sérieusement Je comprend tout à  fait ” et je l’admire ” la volonté de pluridisciplinarité. J’ai eu le malheur de côtoyer des personnes qui n’avaient jamais rien vu d’autre que leur domaine de compétence, c’est particulièrement invivable. Mais s’abriter derrière la diversité pour offrir une tribune à  Jean Staune est risible. Diversité ne signifie pas tout et n’importe quoi. Il me semblait qu’il s’agissait de l’ensemble des points de vue recevable dans un domaine donné. J’ai manifestement tort.

Comme je l’écrivais récemment, ailleurs, il est vrai que les médecins n’ont pas vocation à  être des scientifiques ” dans la mesure ou ils ne font pas la science, ils l’utilisent. Mais cela justifie t’il l’exposition à  quelqu’un d’aussi épistémologiquement discutable que Jean Staune? Je ne le pense pas. Et encore moins quand il s’agit d’étudiants de première année, sortant du lycée ” pendant lequel on les a forcé à  ne pas penser par eux même ” et prêts à  croire tout ce que “l’autorité” enseignante leur raconte.

Faut-il pour autant interdire les conférences de Jean Staune? Absolument pas. Il est nécessaire de l’inviter, et de mettre en face de lui des personnes qui ont le potentiel de répondre. Des scientifiques formés, qui ont une idée de comment la science fonctionne, et capables de reconnaître un argument et un sophisme quand ils en voient un. Autrement dit, pas des étudiants en première année de médecine.

L’erreur de Jean Staune, qui fait qu’à  mon sens il n’a pas à  participer à  une formation scientifique, est qu’introduisant de la religion ” donc de la croyance ” dans la science, il sait par avance ce à  quoi il veut aboutir. Et quand on sait ce à  quoi on veut aboutir ” autrement dit, quand la conclusion fait partie des attendus ” on a peu de chances de tomber à  côté; ce travers a été reproché à  certaines méthodes de phylogénie, par exemple. En excluant le doute de son approche, Jean Staune franchit la frontière qui le place hors du champ de la science. Il n’a donc plus aucune légitimité à  venir enseigner dans une filière scientifique ” au passage : s’il lui prenait l’envie d’intervenir par chez moi, tout illégitime qu’il soit, il y a de forts chances que vous me trouviez dans l’amphi.

Ses positions sur Darwin sont un exemple frappant de pourquoi il ne faut pas le prendre trop au sérieux ” tant qu’il ne fait pas de mal, comme je craint qu’il ne l’ai fait à  Lyon. Ces positions portent sur Darwin. Pas le Darwinisme, ni les théories subséquentes. Mais sur la théorie énoncée par Darwin lui même. Si jamais il à  fait l’effort de lire d’autres évolutionnistes ” à  part sa simplification de la théorie de Kimura, risible ” rien n’en transpire dans ses écrits. Pour faire un parallèle, vous pourriez “faire du Jean Staune” en critiquant la pharmacologie, en vous basant sur ce qu’on en savait il y a 200 ans ” mauvais exemple, il y a probablement plus à  critiquer maintenant

Mais au final, ce n’est pas véritablement de sa faute. Parce qu’il a réussi à  me convaincre que son domaine d’expertise se limitait au sophisme. Ses discours sur la biologie évolutive montrent une abyssale méconnaissance du sujet. Quand il présente une situation, en montrant à  quel point le Darwinisme ne suffit pas à  l’expliquer, vous pouvez être sûr qu’une explication existe, que toute personne avec un minimum de culture en biologie évolutive est capable de vous trouver en trois minutes.

Pour être bref, je ne sais pas s’il s’agit d’incompétence, de mauvaise foi, ou d’un subtil mélange des deux. Et je n’ai pas envie de le savoir, parce que quelle que soit la cause des erreurs de Jean Staune, elle est enfouie sous du fondamentalisme religieux. Ses discours devraient se limiter aux églises, et n’ont rien à  faire dans les université - à  l’exception de celle qu’il dirige.

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Votre lecture obligatoire du jour : l'article que je viens de publier sur le site InternetActu. On m'y présente comme sociologue et agronome, alors que je me décrivais comme formé en agronomie et sociologie, mais le plus important est ailleurs. Cet article fait le point sur les évolutions des derniers mois des blogs de science, avec une réflexivité accrue des blogueurs (bien qu'il ne faille pas oublier les articles parus en 2002 de Sébastien Paquet et en 2005 d'Henry Farrell) et surtout une visibilité croissante, eux qui n'hésitent plus à  sortir du bois et à  s'afficher en plein jour !

Cet article est aussi la première annonce "officielle" de l'association C@fetiers des sciences, dont on aura l'occasion de reparler bientôt...

J'attends vos commentaires, ici ou là -bas !

Il y a quelques semaines paraissait dans Global Biogeochemichal Cycles un article de Pongratz et al. (du MPI de Hambourg) intitulé "A reconstruction of global agricultural areas and land cover for the last millennium". Comme le titre l'indique, ces travaux portent [...]

Une étude personnelle montre les différences quantitatives et qualitatives dans le traitement de l'information scientifique dans trois quotidiens de référence. ...

Dans ma chronique radio ce mois-ci, j'ai voulu mettre l'accent sur les blogs de science comme art de la conversation, à  partir de l'exemple du scandale du lait chinois. Il s'agit en l'occurrence d'une conversation entre blogueurs et lecteurs, autour d'intérêts extrêmement divers comme vous allez le voir… et l'entendre. Ce sera aussi l'idée générale des prochaines chroniques : explorer la temporalité particulière du blog et témoigner du développement d'une information, d'une réflexion ou d'une conversation en ligne. Donc si vous rencontrez un cas intéressant, merci de me le faire savoir !

A partir de la mi-septembre, les médias européens commencent à  évoquer ce scandale des dizaines de milliers d'enfants hospitalisés à  cause d'un empoisonnement à  grande échelle du lait mais les premières informations sont lacunaires et les journalistes ont du mal à  expliquer les tenants et les aboutissants de l'affaire. Personnellement, ce n'est qu'en lisant le blog "Autour des sciences" que je comprends enfin ce dont il s'agit. Celui-ci est tenu à  quatre mains par un journaliste et un enseignant, qui se sont rencontrés sur les bancs de l'université alors qu'ils étudiaient les sciences. Le 22 septembre, ils publient un billet où ils rectifient une erreur largement répandue : le produit incriminé n'est pas la mélanine, cette substance responsable de la couleur de la peau et qui agit comme une barrière contre les UV du soleil, mais la mélamine, qui entre dans la composition de résines utilisées dans des colles et des plastiques.

Ces blogueurs vont plus loin en nous expliquant ce qu'il s'est passé : le test destiné à  déterminer la concentration du lait en protéines avant sa commercialisation, et donc à  éviter sa dilution, détecte la quantité d'azote dont sont très riches les protéines — mais aussi la mélamine ! Ainsi, l'industrie laitière chinoise a pu tromper les autorités sanitaires… Les commentaires affluent (il y en avait 31 la dernière fois que je suis passé) et certains lecteurs remercient ce billet qui leur a permis d'y voir plus clair. Une lectrice qui dit avoir fait de la recherche en chimie écrit que C’est exactement ce qu’il fallait expliquer, une autre qui travaille dans la qualité agroalimentaire explique se sentir très concernée par tout cela. Certains posent des questions, comme Antoine qui écrit : On sait que cela affecte les reins, et qu'on peut en mourir. Mais quid de ceux qui n'ont pas absorbé une dose létale ? Ont-ils les reins endommagés ad vitam aeternam, c'est-à -dire une insuffisance rénale chronique ou bien y a-t-il guérison complète ? Le lendemain, un blogueur féru de médecine donne quelques éléments de réponse et ajoute : Si j'ai le temps je détaillerai ça dans un post. Deux heures plus tard, il écrit à  nouveau : Chose promise, chose due avec un lien vers son blog ! Dans ce billet, il donne de nombreux détails techniques tirés de la littérature scientifique et conclut que l’exposition humaine à  la mélamine et à  l’acide cyanurique est responsable d’une néphropathie secondaire à  la précipitation de cristaux de cyanyrate de mélamine dans le parenchyme rénal (…) entraînant une insuffisance rénale aiguà« et il prédit qu'il y aura certainement des cicatrices rénales avec des insuffisances rénales chroniques plus ou moins sévères chez certains enfants.

31 commentaires, cela peut paraître peu mais ça commence à  faire beaucoup pour un blog spécialisé sur des sujets scientifiques. Ici, c'est la magie des liens qui a fonctionné : dès le lendemain de sa publication, le billet était cité par le blog des correcteurs du journal Le Monde. Ceux-ci reconnaissent que la presse a beaucoup parlé du lait chinois frelaté, mais s'est souvent pris les pieds dans les jambes du n et du m de la mélamine ou mélanine. Plus de 100 lecteurs réagissent à  leur tour, la plupart passionnés d'orthographe et de vocabulaire vu la thématique du blog, et certains commentaires sont cocasses, comme ces allitérations : Mais l'ami à  la mine laminée, se lamente : j'aime mieux les amibes que le lait mélaminé. On trouve aussi de nombreus échanges sur l'étymologie de ces termes. Et puis parmi les 31 commentateurs du début, il y a aussi ceux qui réagissent sur leur blog personnel et le font savoir. Ainsi, Miliochka reprend chez elle l'explication sur la différence entre mélamine et mélanine et conclut dans un registre plus léger : il ne faut pas confondre balade avec ballade. Avec un seul L, vous vous promenez dans les bois, avec deux vous versez dans la poésie et la chanson romantique. C’est ainsi qu’en légendant les photos de mon Homme à  New York, on s’est demandé si notre périple était plutôt du genre balade ou ballade…

A part ça, l'ami Tom me demandait par mail : Tu devrais faire un billet pour nous expliquer comment tu fais cette chronique, parce que j'ai du mal à  imaginer comment tu interagis avec la présentatrice à  distance. C'est très simple. Je suis dans un studio de radio, elle est dans le sien à  250 km de là , chacun face au micro et un casque sur les oreilles, et nous conversons par la magie des ondes pendant que ça enregistre ! Voici quelques photos volées sur place :

 

Le président des Etats-Unis est sans doute la personne qui détient le plus de pouvoir ici-bas. Le job vous tente ? Pour 2008, c’est mal barré puisque la finale entre John McCain et Barack Obama aura lieu dans moins de deux semaines. Et aussi, il faut être né Américain, ce qui n’est pas le cas de la plupart des lecteurs (et des auteurs) de ce blog…

Les présidents américains ont tous des traits de caractère en commun, à  part G. W. Bush qui est, selon la Foundation for the study of personality in history, un président avec “peu de traits de caractères liés à  une présidence couronnée de succès”. Rassurant.

Cette fondation a recensé neuf traits de caractère que se sont partagés la quasi-totalité des présidents, comme une intelligence élevée ou une importante force de persuasion. Ces caractéristiques présidentielles sont listées et expliquées ici.

Et vous ? àŠtes-vous taillé pour vous installer, dans quatre ans,  à  la Maison Blanche ?

Pour le savoir, faites d’abord le test de personnalité mis au point par le docteur Lew Golberg, version courte (120 questions) ou version longue (300).

Ensuite, reportez vos scores sur le site de la Foundation for the study of personality in history, qui vous dira quels sont les points de votre personnalité à  améliorer pour espérer, un jour, porter le costume de roi du monde.

Grâce à  leurs études, les scientifiques de cette fondation ont classé les précédents présidents en sept grandes catégories : les “dominants” (Nixon), les “introvertis” (Hoover), les “bons gars” (Ford ou Eisenhower), les “innocents” (Harding), les “acteurs” (Reagan, évidemment ou Clinton), les “maintainers” (Ford, Bush père), les “philosophes” (Bush fils, Lincoln, Jefferson) et  les “extravertis”. (Kennedy, Clinton).

Dans quelle catégorie rangerons-nous le prochain ? Les paris sont ouverts.

Image : lezebre.lu