Science expérimentale et connaissance du vivant

431 pages

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Science expérimentale et connaissance du vivant , livre ebook

EDP Sciences - Pierre Vignais

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Extrait

Description

L'objectif de l'ouvrage est de faire comprendre comment l'invention de nouvelles techniques révolutionnaires, celle de nouveaux instruments, les découvertes ont engendré des concepts novateurs générateurs d'idées, qui testées ont contribué à la mise en œuvre de la méthode expérimentale. Avec précision et une grande honnêteté intellectuelle, Pierre Vignais propose un travail de mémoire dont chacun peut avoir besoin, une aide à la compréhension historique, une mise au point sur la méthode expérimentale qui a amené la notion de modèles (biologiques, intellectuels). L'analyse est prolongée au-delà, jusqu'aux limites que la méthode expérimentale semble connaître aujourd'hui (au sens biologique, philosophique et sociologique) face à la complexité dans la compréhension du vivant.

Le lecteur est ainsi placé face aux questions posées par la science d'aujourd'hui lorsque l'on s'interroge sur ce qu'elle sera demain, sur les problèmes relatifs à notre propre identité biologique et sur les relations des hommes avec les autres êtres vivants : que peut-on attendre des convergences au niveau nanométrique de l'organisation du vivant et de celle entre physique quantique et biologie probabiliste ? Quelles perspectives ouvrent l'émergence des nanomatériaux ? Quel homme allons nous faire ? Quelles contraintes sociales et quelles libertés demain ? L'ouvrage, érudit, concerne cependant par sa clarté et son honnêteté un public assez large préoccupé de compréhension et cherchant à construire sa propre réflexion.

Sujets

Sciences de la nature

Biologie

Science

Biology

Sciences et techniques

Life Sciences

Informations

Publié par	EDP Sciences
Date de parution	01 mai 2005
Nombre de lectures	6
EAN13	9782759801398
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	10 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,5600€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

CO L L E C T I O N DIRIGÉE PAR JEAN BORNAREL

GR E N O B L E

SC I E N C E S

SCIENCE EXPÉRIMENTALE ET CONNAISSANCE DU VIVANT

LA MÉTHODE ET LES CONCEPTS

Pierre VIGNAIS avec la collaboration dePaulette VIGNAIS

SCIENCE EXPÉRIMENTALE

ET CONNAISSANCE DU VIVANT

LA MÉTHODE ET LES CONCEPTS

Grenoble Sciences

Grenoble Sciences poursuit un triple objectif: réaliserdesouvragescorrespondantàunprojetclairementdéfini,sanscontraintedemode ou de programme, garantir les qualités scientifique et pédagogique des ouvrages retenus, proposer des ouvrages à un prix accessible au public le plus large possible. Chaque projet est sélectionné au niveau de Grenoble Sciences avec le concours de referees anonymes. Puis les auteurs travaillent pendant une année (en moyenne) avec les membres d’un comité de lecture interactif, dont les noms apparaissent au début de l’ouvrage. Celui-ci est ensuite publié chez l’éditeur le plus adapté. (Contact: Tél.: (33)4 76 51 46 95 - E-mail: Grenoble.Sciences@ujf-grenoble.fr) Deux collections existent chez EDP Sciences: laCollection Grenoble Sciences, connue pour son originalité de projets et sa qualité Grenoble Sciences-Rencontres Scientifiques, collection présentant des thèmes de recherche d’actualité, traités par des scientifiques de premier plan issus de disciplines différentes.

Directeur scientifique de Grenoble Sciences Jean BORNAREL, Professeur à l'Université Joseph Fourier, Grenoble 1

Comité de lecture pourScience expérimentale et connaissance du vivant MichelBORNENS, Directeur de recherche CNRS à l'Institut Curie, Paris AthelCORNISH-BOWDEN, Directeur de recherche CNRS, Marseille RolandDOUCE, Professeur à l'Université Joseph Fourier, Grenoble FrançoiseFRIDLANSKY, Chargée de recherche CNRS, Gif-sur-Yvette Jean-LouisMARTINAND, Professeur à l'ENS, Cachan Jean-ClaudeMOUNOLOU, Professeur à l'Université Paris-Sud, Orsay ValdurSAKS, Professeur à l'Université Joseph Fourier, Grenoble MichelSATRE, Directeur de recherche CNRS au CEA, Grenoble MichelSOUTIF, Professeur honoraire à l'Université Joseph Fourier, Grenoble JeanVICAT, Professeur honoraire à l'Université Joseph Fourier, Grenoble JeannineYON-KAHN, Directeur de recherche CNRS, Orsay

Grenoble Sciences bénéficie du soutien duMinistère de l'Éducation nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Rechercheet de laRégion Rhône-Alpes. Grenoble Sciences est rattaché à l'Université Joseph Fourier de Grenoble.

Réalisation et mise en pages :Centre technique Grenoble Sciences Illustration de couverture :Alice GIRAUD (d'après:Photothèque CNRS : Motoneurone facial de rat en culture organotypique – T.LAUNEY/J.P.GUERITAUD; Neurone du cortex du rat ; Fluorescence de la "green fluorescent protein" – Y.BAILLY ; Structure atomique du prion de levure – R.MELKI; Cristaux de virus des Triatomines – M.BECKER N.FRANCESCHINI: Tête vue de face, montrant les yeux composés de la mouche domestique N.FRANCESCHINIet C.BLANES: "Robot-mouche"  Académie Nationale de Médecine: Extrait de "Claude BERNARDet ses élèves", tableau de Léon-Augustin LHERMITTE)

ISBN 2-86883-897-9

SCIENCE EXPÉRIMENTALE

ET CONNAISSANCE DU VIVANT

LA MÉTHODE ET LES CONCEPTS

Pierre VIGNAIS avec la collaboration dePauletteVIGNAIS

17, avenue du Hoggar Parc d’Activité de Courtabœuf - BP 112 91944 Les Ulis Cedex A - France

Ouvrages Grenoble Sciences édités par EDP Sciences

Collection Grenoble Sciences

Chimie. Le minimum à savoir(J.LeCoarer) Electrochimie des solides(C.Déportes etal.) Thermodynamiquechimique(M.Oturan&M.Robert) CD de Thermodynamique chimique (J.P.Damon & M.Vincens) Chimieorganométallique(D.Astruc) De l'atome à la réaction chimique(sous la direction de R.Barlet)

Introduction à la mécanique statistique(E.Belorizky & W.Gorecki)Mécanique statistique.  Exercices et problèmes corrigés(E.Belorizky & W.Gorecki) La cavitation. Mécanismes phy-siques et aspects industriels(J.P.Franc et al.) La turbulence(M.Lesieur) Magnétisme: IFondements, IIMatériaux et applications(sous la direction d’E.du Trémolet de Lacheisserie) Du Soleil à la Terre. Aéronomie et météorologie de l’espace(J.Lilensten & P.L.Blelly) Sous les feux du Soleil. Vers une météorologie de l’espace(J.Lilensten & J.Bornarel) Mécanique. De la formulation lagrangienne au chaos hamiltonien(C.Gignoux & B.Silvestre-Brac) Pro-blèmes corrigés de mécanique et résumés de cours. De Lagrange à Hamilton(C.Gignoux & B.Silvestre-Brac) La mécanique quantique. Problèmes résolus, T.1et2 (V.M.Galitsky, B.M.Karnakov & V.I.Kogan) Description de la symétrie. Des groupes de symétrie aux struc-tures fractales(J.Sivardière)  Symétrie et propriétés physiques. Du principe de Curie aux brisures de symétrie(J.Sivardière)

Exercices corrigés d'analyse, T.1et2(D.Alibert) Introduction aux variétés différentielles (J.Lafontaine) Mathématiques pour les sciences de la vie, de la nature et de la santé(F.& J.P.Bertrandias) Approximation hilbertienne. Splines, ondelettes, fractales(M.Attéia & J.Gaches) Mathématiques pour l’étudiant scientifique, T.1et2(Ph.J.Haug)Analyse sta-  tistique des données expérimentales(K.Protassov) Nombres et algèbres(J.Y.Mérindol) Analyse numérique et équations différentielles(J.P.Demailly)

Bactéries et environnement. Adaptations physiologiques(J.Pelmont) Enzymes. Catalyseurs du monde vivant(J.Pelmont)  Endocrinologie et communications cellulaires(S.Idelman& J.Verdetti) Eléments de biologie à l'usage d'autres disciplines(P.Tracqui & J.Demongeot)  Bioénergétique(B.Guérin) Cinétique enzymatique(A.Cornish-Bowden, M.Jamin & V. Saks)  Biodégradations et métabolismes. Les bactéries pour les technologies de l'environnement (J.Pelmont) Enzymologie moléculaire et cellulaire, T.1et 2(J.Yon-Kahn&G.Hervé)

La plongée sous-marine à l'air. L'adaptation de l'organisme et ses limites(Ph.Foster) L'Asie, source de sciences et de techniques(M.Soutif) La biologie, des origines à nos jours (P.Vignais)  Naissance de la physique. De la Sicile à la Chine(M.Soutif)  Le régime oméga3. Le programme alimentaire pour sauver notre santé(A.Simopoulos,J.Robinson, M.deLorgeril & P.Salen) Gestes et mouvements justes. Guide de l'ergomotricité pour tous (M.Gendrier)

Listening Comprehension for Scientific English(J.Upjohn)Speaking Skills in Scientific  English(J.Upjohn, M.H.Fries & D.Amadis)Minimum Competence in Scientific English  (S.Blattes, V.Jans & J.Upjohn)

Grenoble Sciences - Rencontres Scientifiques

Radiopharmaceutiques. Chimie des radiotraceurs et applications biologiques(sous la direc-tion de M.Comet & M.Vidal) Turbulence et déterminisme(sous la direction de M.Lesieur) Méthodes et techniques de la chimie organique(sous la direction de D.Astruc) L’énergie de demain. Techniques, environnement, économie(sous la direction de J.L.Bobin,E.Huffer & H.Nifenecker)  Physique et biologie. Une interdisciplinarité complexe(sous la direction de B.Jacrot)

AVANT-PROPOS

LeNovum Organum de Francis BACON, leSkeptical ChemistRobert B de OYLEet le Discours de la Méthode de René DESCARTESles témoins de la révolution restent e scientifique qui, auXVIIsiècle, réveilla l'Occident d'un long endormissement. Dans leurs ouvrages respectifs, les auteurs insistaient sur le rôle de la méthode expérimentale dans l'exploration des lois de la Nature, c'est-à-dire sur la façon de concevoir une expérience, de mener à son terme sa réalisation grâce à des tech-niques fiables et d'en tirer des conclusions en se limitant aux seuls résultats avec leurs marges d'erreur, en faisant fi des traditions et des préjugés en cours. Deux siècles plus tard, Claude BERNARDl' dans Introduction à l'Etude de la Médecine Expérimentaleun ardent plaidoyer pour l'application de la méthode expé- rédigea rimentale à l'étude des fonctions des êtres vivants. Fertilisée par des techniques hautement sophistiquées, héritées de la physique et de la chimie, dotée d'un savoir-faire toujours plus performant dans la manipulation du génome, acquise aux procédures de l'informatique, enrichie de connaissances fondamentales qui e ne cessent de s'accumuler, la biologie duXXIsiècle est parfois oublieuse de ses racines. A notre époque où la bioingénierie triomphante est reconnue comme le sésame qui ouvre toutes grandes les portes du temple du vivant, il peut être salutaire pour l'étudiant et le jeune chercheur de faire un retour sur le passé et de considérer avec respect ce qu'en d'autres temps des savants inspirés réalisèrent avec des moyens fort modestes, parfois dérisoires au vu de la technologie contem-poraine. Il peut leur être bénéfique de reconnaître que l'échafaudage harmonieux des connaissances actuelles s'est édifié sur le socle solide des découvertes fonda-trices faites par d'illustres anciens. Il peut être enrichissant de se souvenir que d'audacieuses innovations fondées sur des évidences expérimentales se sont heur-tées en leur temps à la vindicte d'un public mal préparé, mal informé, attaché à une e routine sans issue. Il n'est que de rappeler qu'auXIXsiècle l'introduction, dans la pratique chirurgicale, des méthodes d'asepsie et d'antisepsie qui se fondaient sur la preuve acquise de l'existence de germes infectieux ne fut pas de tout repos.

Le présent ouvrage relate les circonstances qui, au cours du temps, ont conduit les savants et les philosophes à s'interroger sur la Nature vivante, à oser l'explorer par des artifices expérimentaux et à poser des balises pour éviter de tomber dans des chausse-trappes préjudiciables au progrès scientifique. En m'appuyant sur des exemples concrets se rapportant à des expériences faciles à appréhender, mon intention a été de fournir au lecteur une matière à réflexion non seulement sur la méthode expérimentale, sur son histoire et son rôle dans l'analyse objective des mécanismes du vivant mais aussi sur l'organisation de la science de nos jours et sur le regard qu'y porte la société.

SCIENCE EXPÉRIMENTALE ET CONNAISSANCE DU VIVANT

Aux responsables des Administrations qui programment la science à travers d'ambitieux projets, aux politiques qui décident des budgets en fonction d'impacts sociétaux fortement médiatisés, l'histoire de la science expérimentale apporte la preuve que c'est souvent par des chemins détournés, peu engageants, non par de larges avenues pleines d'attraits, non par une soumission aveugle à un confor-misme apparemment de bon aloi, que la curiosité et l'obstination du chercheur mènent à des découvertes majeures, que des programmes savamment concoctés dans des buts utilitaires aboutissent parfois à des échecs cuisants et engendrent la plupart du temps de graves désillusions, qu'enfin la créativité scientifique procède d'une activité de l'esprit humain qui ne supporte pas d'ingérences contraignantes sous peine d'être stérilisée. L'histoire de la science expérimentale est aussi là pour mettre en évidence le fait qu'une percée scientifique est généralement le fruit d'une patiente élaboration qui ne s'accommode pas du court terme, qu'enfin la formation du chercheur scientifique passe par un long apprentissage auprès de maîtres com-pétents capables de transmettre des méthodes rigoureuses de travail, de stimuler la curiosité et de donner le goût du risque d'aller vers l'inconnu.

REMERCIEMENTS

Tout écrit requiert une évaluation par des experts reconnus; celui-ci n’a pas dérogé à l’usage. Je tiens ici à exprimer ma reconnaissance à celles et ceux de mes collè-gues qui ont accepté d’être juges et d’apporter leurs suggestions et leurs critiques: Jeannine YON-KHAN, Françoise FRIDLANSKY, Michel BORNENS, Athel CORNISH-BOWDEN, Roland DOUCE, Jean-Louis MARTINAND, Jean-Claude MOUNOLOU, Valdur SAKS, Michel SATRE, Michel SOUTIFet Jean VICAT. Un grand merci à Jean BORNARELscientifique de Grenoble Sciences, pour son aide, ses sug-, directeur gestions ainsi que pour son appui à la patiente élaboration du manuscrit. Dans ce long processus, Nicole SAUVALété une cheville ouvrière particulièrement a efficace. Sylvie BORDAGEet sa collaboratrice Julie RIDARDont géré avec maîtrise la mise en forme finale de l'édition et Alice GIRAUDa apporté une touche d’origi-nalité dans la présentation de la couverture. Je ne saurais oublier ceux qui au tout début alors que le manuscrit était encore à l’état de brouillon, m’ont fait l’amitié de le lire et de me faire part de leurs impressions: Isabelle GEAHELpour ses com-mentaires souvent directs et toujours judicieux, Jean GASQUETpour son souci de la forme grammaticale, Gérard KLEINpour ses discussions éclairées et pleines de bon sens sur la science d’aujourd’hui, Eric VADOTpour ses remarques perspicaces et riches en détails sur la culture antique, Alexandra FUCHS pour ses avis perti-nents et professionnels en ce qui concerne la biologie du futur ainsi que Flavio DELLASETApour sa participation à l'iconographie du chapitreIV. Cet ouvrage est le fruit d’une collaboration de tous les instants avec Paulette VIGNAIS; il doit d’exister à la vertu interactive de cette collaboration.

INTRODUCTION

"L'esprit humain, aux différentes périodes de son évolution, a passé successivement par le sentiment, la raison et l'expérience. D'abord le sentiment, seul s'imposant à la raison, créa les vérités de la foi, c'est-à-dire la théologie. La raison devenant ensuite maîtrisée, enfanta la scolastique. Enfin l'expérience, c'est-à-dire l'étude des phénomènes naturels, apprit à l'homme que les vérités du monde extérieur ne se trouvaient pas formulées au premier abord, ni dans le sentiment, ni dans la raison. Ce sont seulement des guides indispensables, mais pour obtenir ces vérités, il faut nécessairement descendre dans la réalité objective des choses avec leur forme phénoménale. C'est ainsi qu'apparaît, par le progrès naturel des choses, la méthode expérimentale qui résume tout et s'appuie successivement sur les trois branches de ce trépied immuable, le sentiment, la raison et l'expérience."

Claude BERNARD Introduction à l'Etude de la Médecine Expérimentale- 1865

Expérimenter, c'est interroger la Nature par des artifices, dans des conditions telles qu'on en maîtrise les paramètres et avec des résultats reproductibles. C'est assem-bler les résultats obtenus et juger s'ils valident l'hypothèse qui a présidé à l'expéri-mentation. Cette expérimentation est toujours associée à l'idée qui l'a suscitée. Elle se déroule dans un cadre méthodologique précis avec des règles bien établies et utilise des instruments appropriés. Cette approche de la connaissance de la Nature a été baptiséeMéthode expérimentale. Appliquée au vivant, son ambition est de décrypter les mécanismes qui président aux fonctions des organes et de leurs cel-lules, en bref, de déchiffrer les lois de la Nature.

La méthode expérimentale dans les Sciences de la Vie est née en Europe au e XVIIsiècle. Son acte de naissance est attesté par la découverte de la circulation du sang par William HARVEY. Pratiquement à la même époque, la méthode expéri-mentale s'impose dans les sciences physiques avec la mise en évidence du mou-vement uniformément accéléré par GALILÉEet la démonstration de l'existence du vide par Blaise PASCALet Robert BOYLE. Une naissance aussi tardive ne manque pas de surprendre. DansLe Chaudron de Médée, l'épistémologue Mirko GRMEK nous rappelle son étonnement lorsqu'au début de ses études médicales il apprit que la circulation du sang n'avait été découverte qu'en 1628. "J'imaginais, écrit-il, que si j'étais né dans le monde antique, j'aurais découvert sans grande difficulté que le sang circule dans les vaisseaux de l'Homme et des animaux supérieurs. Prétention trompeuse, car il eût fallu que je naisse dans le passé avec l'éducation de l'enfant moderne."

SCIENCE EXPÉRIMENTALE ET CONNAISSANCE DU VIVANT

Si la méthode expérimentale appliquée à la connaissance du vivant n'est apparue e qu'auXVIIsiècle, il n'en est pas moins vrai que des expérimentations sur l'animal furent pratiquées bien auparavant. Cependant, ces expérimentations ne furent pour la plupart que sporadiques, sans conséquence majeure. Certaines, mal con-duites ou mal interprétées, conduisirent, du fait d'arguments fallacieux, à des doctrines erronées qui se perpétuèrent pendant des siècles. Il est tout aussi vrai que la méthode expérimentale emprunta beaucoup à la démarche logique des philo-sophes de la Grèce antique capables de concevoir des hypothèses, de bâtir des raisonnements ou de réfuter des arguments. L'origine de l'Univers, les mouve-ments des astres dans le ciel, les principes qui animent la vie animale ou végétale avaient été autant de sujets de réflexion de l'humanité pensante depuis la plus haute Antiquité. Les premières explications qui en furent données faisaient appel au merveilleux. Elles faisaient intervenir des cohortes de divinités bienfaisantes e ou malfaisantes. C'est au début duVIsiècle avant J.C. que se dessine, avec les philosophes grecs, une transition dans les modes de pensée et qu'apparaissent de nouveaux concepts qui conduisent à formuler de nouvelles questions. A une réflexion fondée essentiellement sur l'intervention divine dans l'ordonnancement de l'Univers et le destin des hommes se substitue une philosophie rationnelle fondée sur une approche mécaniste des phénomènes observables, sans pour autant se départir de la tradition théogonique.

Les philosophes grecs bénéficièrent d'un vocabulaire, d'une syntaxe et d'une écri-ture capables de décrire leurs observations sur le monde qui les entourait et leur était accessible par les sens et d'exprimer leurs idées sur celui de la métaphysique. Alors que les peuples de la haute Antiquité, tels les Sumériens, utilisaient des signes spéciaux sur des tablettes en argile pour représenter des objets, par exemple un épi pour désigner le blé, une tête avec des cornes pour désigner un bœuf, les Grecs firent usage d'un alphabet où les lettres étaient traduites par des signes conventionnels qui avaient leurs équivalents dans des sons. Une écriture alpha-bétique avec son équivalence phonétique ainsi qu'une syntaxe rigoureuse et une grande fertilité dans la dérivation des mots, tout cet ensemble facilita non seule-ment les communications entre les lettrés de l'époque, mais aussi l'émergence de conceptsabstraits et d'une pensée aux nuances subtiles. Les spéculations des phi-losophes grecs sur les phénomènes de la Nature, sur la structure de l'Univers, sur la notion de vie et de fonctions vitales seront reprises au Moyen Âge: ARISTOTE et THÉOPHRASTEqui avaient été des observateurs de la faune et de la flore et les initiateurs des premières classifications des êtres de la Nature fondées sur une logique seront retrouvés quinze siècles plus tard.

Les alchimistes médiévaux furent des techniciens certes habiles, mais souvent habités par des idées chimériques. Pour beaucoup d'entre eux, l'expérimentation ne s'appuyait sur aucune théorie logique et visait essentiellement à la réalisation de rêves extravagants, tels que la transmutation de métaux en or ou la création d'une panacée à usage médical. Pour d’autres, l’alchimie n’avait qu’une valeur symbo-