" La diffusion des lumières n'exige autre chose que la liberté, et encore la plus inoffensive de toutes les libertés, celle de faire publiquement usage de sa raison en toutes choses."

KantQu’est-ce que les lumières ?, 1784

 

Conscience

 " Le savant n’est pas l’homme qui fournit les vraies réponses ;

c’est celui qui pose les vraies questions. "

C. Levi-Strauss, Le cru et le cuit

 

" Pourquoi craindre pour le dompteur, sa cage le protège des hommes' 

d'après Samuel Beckett

Sciences

Je propose ici un petit parcours -très personnel- au coeur de l'aventure scientifique qui, de Sapiens et Néandertal vous conduira aux nanosciences, à la biologie synthétique, à la chimie du vivant ou encore à l'intelligence artificielle...

Un non scientifique curieux pourra tirer profit de ces quelques pages sans équations et sans le jargon des initiés.

 

Voir

" Derrière la vitre qu’est la nature, apparaît lentement l’espèce d’une seconde, un fantôme d’éternité. De ce fantôme nous nous satisfaisons. Il devrait nous désespérer, (…). A ces moments le monde paraît laisser échapper comme par mégarde, un peu de son secret."

 A. Camus,                                          Critique d’un tableau de Boucherle (1934)


La couleur jaune

On leur avait dit...

 

D'acheter une voiture diesel pour faire des économies

Que désormais elles ne pollueraient plus...

On leur avait menti

 

On leur avait dit que la santé de leurs enfants

Que l'avenir de la planète étaient en jeu

Que la transition écologique était non seulement souhaitable mais incontournable et même vitale

On leur avait dit vrai

 

On leur avait dit que le fardeau serait équitablement partagé...

 

Mais charges et impôts des très riches sont allégés

Quand les taxes qui frappent indistinctement tous les citoyens ne cessent d'augmenter

 

On leur avait expliqué que les derniers de cordée devaient encore faire plus et vivre avec moins...

 

Mais il arrive un jour où la corde trop usée casse

Alors

Les " pov cons" se rebiffent

 les "sans dents" deviennent des sans-culottes

Les cocus se révoltent.

La couleur des gilets passe du jaune au rouge

 

JPL 17 11 2018

 

 

 

Méthodologie scientifique

De haut en bas (top down) ou de bas en haut ? (botton up)

Etude de surface par un microscope à effet tunnel
Etude de surface par un microscope à effet tunnel

La nature, selon une démarche botton up (de bas en haut), par un processus laborieux d'essais et d'erreurs, élabore et contrôle le vivant.

 

Les humains ont tendance à adopter l'approche inverse dite top down qui consiste à réduire et simplifier un problème complexe en le décomposant, afin de trouver la solution la plus efficace.

 

L'approche ascendante est une synthèse - qui peut conduire à l'émergence de théories à partir de la pratique  (voir "le tout est plus que la somme des parties"). Il s'agit d'une construction, d'une évolution vers plus de complexité.

 

VOIR  chimie prébiotique.

 

L'approche descendante est une analyse déconstructive qui va permettre de passer du macroscopique au microscopique.

 

Le domaine du nanomonde a été par exemple abordé par la miniaturisation (la voie descendante). Le matériau est découpé, sculpté, gravé.... pour atteindre la dimension souhaitée - micromètre, puis nanomètre -, grâce à des techniques de plus en plus élaborées. 

 

Cependant, l’approche « ascendante » qui consiste à construire les nano-objets, atome par atome, pour obtenir des molécules puis des édifices plus complexes, rencontre de plus en plus d'adeptes.

Pour cela on dispose d’instruments comme le microscope à effet tunnel qui est capable non seulement de distinguer les atomes d’une surface, mais aussi de les déplacer.

 

Les chercheurs utilisent généralement les deux stratégies.  L’approche ascendante est plus performante, l’assemblage se fait de manière précise, elle a de meilleures chances de produire des nanostructures avec moins de défauts et une composition chimique plus homogène.

 

En protéomique,  la spectrométrie de masse, technique puissante d'analyse des protéines, peut permettre de lier la structure de la protéine d'ordre supérieur à la séquence d'acides aminés et aux modifications post-traductionnelles.

C'est loin d'être simple !

 

Actuellement on développe une méthode native descendante (top-down à partir de la protéine intacte) capable de fournir des informations sur la structure de la protéine et sur différentes protéoformes en même temps. Elle nécessite cependant un matériel hautement sophistiqué et donc très coûteux.

 

La stratégie bottom-up part, quant à elle, des peptides -obtenus par digestion enzymatique - dont l'analyse en spectrométrie de masse (MS/MS) permet de remonter aux protéines après confrontation avec des banques de données. C'est la technique la plus utilisée.

 

Biologie ascendante

"Because technology provides the tools and biology the problems, the two should enjoy a happy marriage"

Stanley Fields

La recherche en biologie utilise généralement une analyse descendante : la cellule est un objet trop complexe et sophistiqué pour être analysée sans être décomposé conceptuellement.

 

Cependant, décomposer pour comprendre de bout en bout le fonctionnement des systèmes est une approche intéressante, mais ce n’est peut-être pas la meilleure façon de rendre un processus cellulaire plus performant - ou d’en produire un autre qui fasse la même chose mais de manière plus efficace. 

 

Les biologistes se tournent donc de plus en plus vers la biologie ascendante. Avec les physiciens et chimistes, ils tentent de reconstruire les processus cellulaires en étudiant les composants. Ils pensent ainsi offrir de nouvelles perspectives et des solutions à des problèmes pendant de longue date.

 

Dans un numéro spécial, la revue Nature réunit une série d’articles qui analysent certains des défis, des opportunités et la complexité de ce domaine émergent.

 

In fine la question posée est celle-ci : la biologie ascendante permettra-t'elle de construire une «cellule» artificielle reproductrice à partir de zéro...

En biologie de synthèse

Des interactions électrostatiques induites par des peptides hydrophobes courts chargés positivement suffisent pour lier l'ARN aux membranes vésiculaires . Cette découverte permet de mieux comprendre comment l'ARN et les membranes auraient pu s'assembler
Des interactions électrostatiques induites par des peptides hydrophobes courts chargés positivement suffisent pour lier l'ARN aux membranes vésiculaires . Cette découverte permet de mieux comprendre comment l'ARN et les membranes auraient pu s'assembler

La biologie synthétique vise à assembler de nombreuses parties séparées dans des séquences complexes d'étapes élémentaires. Elle utilise à la fois des approches descendantes et ascendantes.

 

L’approche ascendante - bottom-up -  permet aux biologistes de synthèse de construire des systèmes biologiques à partir de composants non issus du vivant.

 VOIR  un exemple ICI

 

La démarche appelée "Protocell"  consiste en l'assemblage de composants artificiels afin de reproduire une cellule entière, artificielle et fonctionnelle. Les composants ne seront pas seulement des séquences d’ADN, mais des constituants cellulaires élémentaires : enzymes, ARN, ADN, voire chromosomes… intégrés dans vésicules lipidiques.

 

voir "Localisation électrostatique de l'ARN sur les membranes Protocell par des peptides hydrophobes cationiques"

 

La recherche de protocellules a pour but de concevoir, de construire et de caractériser des structures micro-compartimentées qui partagent avec les cellules primitives ou les cellules vivantes modernes leur organisation statique et dynamique.

Le choix des entités moléculaires pour la construction de ces protocellules englobe des espèces strictement prébiotiques, semi-synthétiques ou entièrement synthétiques, bien qu'une hybridation entre ces approches soit souvent présente. 

Les avancées récentes dans ce domaine ont permis de grandement améliorer la connaissance des conditions physico-chimiques et organisationnelles qui ont façonné ou favorisé le passage du non-vivant au vivant.

Chimie !

"L’évolution de l’Univers a généré des formes de plus en plus complexes de la matière, jusqu’à la matière vivante et pensante, par auto-organisation.

La matière animée tout comme la matière inanimée, les organismes vivants ainsi que les matériaux, sont formés de molécules et d’ensembles organisés résultant de l’interaction des molécules entre elles.

La chimie établit le pont entre les molécules de la matière inanimée et les systèmes moléculaires hautement complexes qui constituent les organismes vivants.Jean-Marie Lehn

Image UPMC - Paris - Chimie, vivant
Image UPMC - Paris - Chimie, vivant

Molécules : il faut les voir pour le croire !

A l'orée des années 70, au moment où je faisais mes premiers pas dans un laboratoire de recherche, les méthodes spectroscopiques modernes (résonance magnétique nucléaire et spectrométrie de masse notamment) commençaient à être utilisées de façon routinière. C'était évidement un apport considérable pour le suivi des réactions chimiques et nous étions plein d'admiration pour nos prédécesseurs qui avaient su faire de la bonne chimie sans ces outils.

Cependant il s'agissait alors de déterminer la structure de petites molécules.

 

Au début des années 80, la chimie organique est devenue la chimie du vivant et le chimiste a commencé à observer, puis à manipuler, de grosses molécules, des macromolécules, puis des édifices supramoléculaires de taille nanométrique.

Heureusement, grâce aux mathématiciens, physiciens et surtout informaticiens, la spectroscopie faisait également sa révolution. Adieu spectres d'antan, bienvenue à l'imagerie.

 

Sur le site : Image magnétique

 

Dès lors la course aux armements ne cessera plus, d'autant que, depuis le mitan des années 2000,  le chimiste du vivant se trouve impliqué dans la formidable aventure de la biologie de synthèse, dont le but est de comprendre les systèmes biologiques complexes dans leur globalité et dès lors de  concevoir de façon rationnelle de nouveaux organismes ayant des fonctions biologiques.

On touche là à l'essence même du vivant avec toute la complexité et la discrétion qui s'y rattache. Il est clair que pour percer ce mystère, le scientifique doit être solidement équipé

Détermination de structures macromoléculaires par diffraction des rayons X

Tomodensitométrie de la molécule : le scanner moléculaire

C. Jones et al.,  ChemRxiv, (2018)
C. Jones et al., ChemRxiv, (2018)

Cette nouvelle technique, présentée par des chercheurs californiens, est qualifiée de révolutionnaire par de nombreux chimistes, notamment par ceux qui sont impliqués dans la "drug discovery" (recherche de médicaments).

 

C'est en fait une technique de diffraction des rayons X où le cristal pivote. L'évolution du diagramme de diffraction fournit  une image qui ressemble à celle d'une tomodensitométrie moléculaire.

Elle permet d'obtenir des structures à partir de cristaux d'un milliardième de la taille de ceux nécessaires à la cristallographie à rayons X.

 Cette équipe annonce même avoir obtenu des structures à partir de mélanges de composés et de matériaux qui n’avaient jamais été cristallisés formellement.

 

 

De la matière inanimée aux organismes vivants, de la molécule aux édifices moléculaires hautement complexes, de l'informe à la forme -et à la beauté-, du (presque) rien au tout... de ce qui nous fait et nous défait...

Ce fut mon métier, une de mes passions.

On me demanda parfois pourquoi la chimie.

Et je me posais intérieurement la même question...

Pourquoi pas les mathématiques, l'histoire, la politique (pas celle des politiciens !) qui me passionnaient tout autant ?

 

Il me faudra attendre la fin de la laborieuse construction d'une "carrière" - avec tout ce que cela comporte dans ce pays, de médiocres querelles de boutiquiers, de temps perdu dans l'accessoire - et surtout l'avènement de la chimie supramoléculaire et la chance d'avoir un fils engagé dans l'aventure de la biologie synthétique, pour qu'enfin le puzzle se reconstitue.

 

Pour un esprit curieux, quoi de plus exaltant que l'aventure de la chimie, depuis l'aube des temps ? Quoi de plus extraordinaire que de voir peu à peu se dénouer le mystère de la matière, du vivant, des origines... se dévoiler (un peu) la chorégraphie du ballet moléculaire qui nous fit et nous anime.

Quoi de plus motivant que de se pencher sur le fonctionnement et les désordres de cette merveilleuse machine qu'est le corps humain.

 

En écrivant ces lignes, ma chimie s'emballe : mon cerveau fonctionne à plein régime (enfin presque, l'âge bouscule un peu les cinétiques!), mon rythme cardiaque s'accélère, mon humeur s'améliore... Tout cela parce que de minuscules molécules se mettent en branle... !

 

Très vite la plus mystérieuse des sciences -elle fut longtemps invisible et silencieuse- fut l'objet de spéculations métaphysiques. La philosophie naturaliste s'en empara. Jamais autour de la chimie les controverses ne cessèrent, toujours elle fut sous le regard sourcilleux de clercs de tout poil traquant d'éventuels démiurges.

 

Mon chimiste préféré (pas le plus grand) est d'ailleurs un philosophe : Denis Diderot... Lisez les pages que je lui consacre et vous verrez comment -en sachant peu- il avait tout compris de la chimie et du vivant.

 

Découvrez aussi les quelques pages que je consacre à la chimie que j'aime (pas celle trop aride de l'universitaire), à certains de ses concepts et de ses hommes, à son histoire, qui témoigne magistralement de l'aventure scientifique et humaine,  depuis que le monde est monde.

Monde ARN et émergence du vivant

Aujourd'hui l'on sait que l'ADN est le support de l'information génétique, il est recopié en ARN messager qui est traduit en protéines dans les ribosomes. Les protéines sont des catalyseurs, les ARN et ADN stockent l'information génétique.

 

Système trop complexe pour constituer un modèle de la vie primitive. La complexité de cette biochimie suggère qu'un système plus simple doit l'avoir précédé.

 

 Dans les années 1980, la découverte d’ARN à pouvoir catalytique a ouvert de nouveaux horizons. Ces ARNs catalyseurs sont non seulement capables de véhiculer une information génétique, mais également d’exercer une activité catalytique, à l’instar des protéines.

 

En 1986, Walter Gilbert  (Nobel de chimie,1980) évoqua dans la revue Nature,  le « RNA world » ; il postulait qu'à une certaine étape de l’évolution le métabolisme a reposé essentiellement sur l’activité des molécules d’ARN (qui était à la fois l'oeuf et la poule, en quelque sorte !).

 

Cette hypothèse est supportée par de nombreuses observations. Ainsi des traces fossiles de l’activité passée du monde ARN on été mises en évidence dans  le fonctionnement de métabolismes "contemporains".

Des  virus à ARN ont été identifiés en nombre (par exemple, le rétrovirus VIH). De nombreux virus, qui seraient des fossiles moléculaires d’un monde ARN, ont été décrits récemment...

 

Lire l'article (passionnant mais complexe du virologue Patrick Forterre : " Quand les évolutionnistes découvrent l’importance des virus"

Lire les hypothèses émises après la découverte de pandoravirus (virus géants)

 

Mais comment donc obtenir un ARN dans le monde primitif ?

C'est un chimiste allemand qui vient de proposer la recette de cette cuisine originelle... et ce n'est pas une mince découverte.

 

Quatre blocs de construction sont nécessaires pour fabriquer l'ARN : deux pyrimidines (la cytosine C et l'uracile U) et deux purines (l'adénine A et la guanine G).

 

Thomas Carell (LMU Departments of Pharmacy, Chemistry and Biochemistry, Munich) vient de monter qu'à partir  de seulement six  constituants de l'atmosphère primitive : l'oxygène, l'azote, le méthane, l'ammoniac, l'eau et le cyanure d'hydrogène, on pouvait à la fois synthétiser C, U et A, G.

 

Reste maintenant à reconstituer la genèse de l'assemblage de ces 4 nucléotides en longue chaîne polymérique. Ce ne sera pas le plus difficile.

 

 

Régulation des gènes et développement

Modifications dans le développement représentées par des "balloon dogs" de formes et de tailles différentes. Les modèles d'expression des gènes, sont représentés par des cartes thermiques (bandes violettes plus ou moins soutenues).
Modifications dans le développement représentées par des "balloon dogs" de formes et de tailles différentes. Les modèles d'expression des gènes, sont représentés par des cartes thermiques (bandes violettes plus ou moins soutenues).

Shaping the body - Façonner l'organisme

 Dans l'art des "ballons", le sculpteur exerce des forces précises sur des sites spécifiques pour fabriquer des éléments corporels. De même, les mécanismes moléculaires, bien que de niveau complexe et étroitement contrôlés, permettent à quelques cellules de départ, apparemment identiques, de se transformer en un animal entier. Un numéro spécial de la revue Science, met en évidence les mécanismes de régulation contrôlant l'expression des gènes (décrits ci-dessus en arrière-plan, sous la forme d'une carte thermique).

 

Quelles sont donc les forces qui sont à l'oeuvre derrière la forme ?

 

Ce sont des programmes génétiques précis et très sophistiqués qui guident les forces qui permettent à des cellules initiales de se développer en entités hautement spécialisées, comme par exemple, un cardiomyocyte contractile, une cellule bêta pancréatique sécrétant l'insuline, une rétine sensible à la lumière ou un os...

 

Mais quels sont donc les facteurs et les mécanismes qui sont en jeu ? C'est une question qui anime les travaux de nombreuses équipes de recherche, comme celle de Geneviève Almouzni à l'Institut Curie (Paris).

 

Les associations moléculaires derrière la forme

Les chercheurs utilisent les nouvelles technologies pour percer les détails de cette extraordinaire construction. 

 

On sait que les associations moléculaires sont essentielles, Qu'il s'agisse de modifications de la disposition topologique des régions chromosomiques qui rapprochent une partie du génome d'une autre, ou d'une modification chimique de nucléotides, ou de protéines, qui modulent la distance de la liaison aux protéines, influençant ainsi l'état de la chromatine. 

Les chaperons d'histones et les remodeleurs contribuent également à la polyvalence du paysage génétique et épigénétique en choisissant un destin cellulaire spécifique lorsque les cellules sont soumises à des conditions environnementales variées, à des changements métaboliques ou même à des maladies.

 

Eblouissante Venise

Venise, les arts et l'Europe au XVIIIe siècle

Grand Palais, Galeries nationales - 26 septembre 2018 - 21 janvier 2019

" Héritière de longs siècles de domination sur la Méditerranée, la Venise du XVIIIe siècle a perdu de sa puissance politique et commerciale et de son influence.

Cependant, la production des artistes reste de tout premier plan. Une grande énergie anime la vie sociale. Fêtes officielles, opéra, théâtre, réceptions somptueuses, divertissements variés ponctuent le quotidien et étonnent les étrangers de passage. 


L’exposition est un hommage à cette page d’histoire artistique de la Serenissima, en tout point remarquable, par le choix des peintures, sculptures, dessins et objets les plus significatifs ainsi que par la présence de comédiens, danseurs et musiciens se produisant in situ (chaque mercredi soir) dans des "Éclats nocturnes."

Réunion des musées nationaux

 

Ci-dessous "Eclats Nocturnes"

"À l’aube du XVIIIe siècle, la civilisation vénitienne est à son apogée dans le domaine des arts décoratifs et vivants. Sa modernité s’exporte partout en Europe et fonde de nouvelles esthétiques. En hommage à cette vitalité, musiciens, danseurs et comédiens dialogueront avec la peinture, et avec le public." RMN

Sur ce site :

 

BLOG Syndrome de Stendhal : Florence ou Venise  ?

 

VIDEO Splendeurs vénitiennes

 

L'homme est né artiste !

Préhistoire : oubliez tout ce que vous avez appris !

Nous étions beaucoup plus tôt  des artistes...

Bien avant les premières civilisations qui se développèrent autour de l'Hindus (-8000 ans) et des sumériens (- 6000 ans, première écriture), l'homme  est devenu une espèce singulière (homme moderne) en produisait une oeuvre qui n'a aucune fonction pratique : une oeuvre d'art.

 

L'art est un propre de l'homme, bien plus que le langage ou le rire.

 

A propos de l'origine de cette activité, il faut réactualiser nos connaissances : bien avant d'orner somptueusement des grottes comme Altamira (-15000), Lascaux (-18 000), Chauvet (-35000), l'homme était un artiste.

 

Néandertal n'était pas une brute épaisse, il ciselait et peignait des cailloux et traçait lui aussi des motifs à l'ocre sur des parois de grotte.

 

Dans la grotte de La Pasiega, à côté de Bilbao (Espagne), autour d’une figure quadrillée, on trouve des  représentations d’animaux, des points et des figures non identifiées. Des chercheurs allemands et britanniques qui l'ont étudiée avec la méthode Uranium-Thorium estiment que le panneau a été peint il y a... 64 800 ans au minimum.

 

Ce record vient d'être pulvérisé ! Un motif quadrillé (un hashtag !) dessiné avec un crayon ocre a été identifié sur de la pierre de Blombos, en Afrique du Sud... âge : 73 000 ans !

 

 

Grotte de Blombos
Grotte de Blombos

A oublier...

... nous sommes également beaucoup plus vieux !

L'homme de Jebel Irhoud (Maroc), -300 000 ans
L'homme de Jebel Irhoud (Maroc), -300 000 ans

Les progrès fulgurants de la génétique, de la géochronologie, de l'imagerie, de l'intelligence artificielle, de la bio-informatique... et surtout la constitution de groupes de recherche pluridisciplinaires, ont  révolutionné la paléoanthropologie.

Ce qui semble aujourd'hui à peu près clair, c'est que l'origine de notre espèce (Homo sapiens) remonte au moins à 300 000 ans et  n'émane pas d'un petit foyer de l'Afrique de l'est.

 

En fait de nombreux sites, de l'Afrique du Sud au Maroc, permettent d'identifier la présence de notre ancêtre entre -260 000 ans et - 300 000 ans.

Homo sapiens s'est déployé dans toute l'Afrique, à un moment clé, à la faveur d'un changement climatique, quand le Sahara était vert, chaud et humide.

Nous devons ces résultats aux chercheurs de l'Institut Max Plank de Leipzig, dont j'ai beaucoup parlé à propos de Néandertal, et plus particulièrement au groupe du Français Jean-Jacques Hublin (département de l'évolution humaine) également professeur au Collège de France.

 

NB :  Si l'origine de Sapiens est donc aujourd'hui fixée à -300 000 ans, on estime que l'ensemble de l'humanité est issue d'une population originelle vivant en Afrique il y a 120 000 ans.

De très récents travaux (2018) semblent indiquer que c'est un dysfonctionnement génétique accidentel chez des australopithèques, qui a provoqué un développement rapide du cortex cérébral (responsable du langage, de l'imagination et de nos capacités à résoudre des problèmes). Les gènes identifiés étaient aussi présents chez les cousins (Néandertal et Dénisovans), mais ne se retrouve pas chez les singes les plus proches de l'homme (chimpanzé et bonobo).

Cette découverte est fondamentale dans la recherche de gènes propres à l'humain. 

Les gènes  en question -NOTCH2NL-  pourraient être des régulateurs de la taille du cerveau propres à l’espèce humaine. Trois gènes NOTCH2NL spécifiques à l’humain sont situés sur le premier chromosome, dans une région qui a déjà été associée à des maladies affectant la taille du cerveau : les microdélétions génétiques qui ont lieu dans cette zone donnent lieu à des cas de microcéphalie et de schizophrénie, tandis que les microduplications donnent lieu à des cas de macrocéphalie et d’autisme. A SUIVRE.

 

À la Une

Nylon

DuPont de Nemours

Hasard


Nylon by DuPont de Nemours

Voici une page marquante de l'histoire des sciences et des technologies, mais aussi des sociétés et des hommes , qui mêle:

 

- des événements historiques : la Révolution française, l'avènement des Etats-Unis d'Amérique, la deuxième guerre mondiale,

- la saga d'une grande famille d'origine française,

- des hommes politiques, des entrepreneurs, des scientifiques,

- le développement d'un géant de l'industrie américaine et mondiale,

- une révolution scientifique et technologique avec l'émergence de nouveaux matériaux liés aux énergies fossiles, qui signent la fin (provisoire) de la bioéconomie,

- son impact sur les sociétés occidentales à travers la mode,

 

Qui débouche aujourd'hui sur la nécessaire prise de conscience des nuisances d'une économie linéaire (produire, consommer, jeter) et de la nécessité de définir les bases d'une économie circulaire où " Chaque ressource est à préserver, à transmettre, à faire circuler, d'homme à homme, d'usage en usage..." 

JPL

 

Part A - Naissance d'un empire

Part B - La saga du nylon

Part C - La folie des bas nylon

                                                                                                                                                           Part D - Nylons et polymères aujourd'hui ; recyclables  (et) ou biosourcés ?

 

Hasard...

Un coup de Dés...

jamais...

n'abolira...

le Hasard...

 

 Stéphane Mallarmé

 

Je passais là par hasard...

 

 "Tout ce qui existe dans l'univers est le fruit du hasard et de la nécessité ".

 Démocrite

 

« L’homme sait enfin qu’il est seul dans l’immensité indifférente de l’univers d’où il a émergé par hasard. Non plus que son destin, son devoir n’est écrit nulle part. A lui de choisir entre le Royaume et les ténèbres. (…) Il sait maintenant que, comme un tzigane, il est en marge de l’univers où il doit vivre, un Univers sourd à sa musique, indifférent à ses espoirs comme à ses souffrances et à ses crimes ». 

 Jacques Monod, Le hasard et la nécessité

 

Dans cet ouvrage, qui dans les années 70 fut ma bible scientifique, tout est dit.

 

Depuis, les avancées de la recherche à propos de l'émergence du vivant permettent de reconstituer l'origine des premières molécules, leur chiralité, de formuler des hypothèses solides à propos de l'élaboration du premier ancêtre commun à tous les organismes vivants (LUCA : The Last Universal Common Ancestor).

 

Ce parcours, que je relate sur ce site, montre que la vie que nous connaissons a pour origine un concours de circonstance extraordinaire !

 

Le hasard est essentiel aux systèmes vivants et à leur évolution. C’est un facteur externe, mais aussi et surtout le produit de mécanismes internes ; on le retrouve à tous les niveaux d’organisation du monde du vivant, du gène à la biosphère... écrit Alain Pavé dans son introduction à l'ouvrage :Nécessité du hasard, vers une théorie synthétique de la biodiversité.

  

" La nécessité n'a de comptes à rendre à personne, [que] le hasard est versatile, [mais que] ce qui vient par notre initiative est sans maître." Epicure

 

Mais c'est quoi le hasard ?

 

À la roulette de la vie notre numéro avait si peu de chances de sortir que forcement le Hasard qui nous a extraits du Néant marquera toute notre existence.

 L’intrusion obsédante, permanente, du hasard, dès l'origine de la vie, qui resurgit au détour des grandes découvertes scientifiques, est troublante, dérangeante.

 Dieu ne joue pas aux dés s’exclame Einstein… qui a donc choisi entre l’Être et le Néant ?

Vie des Sciences, Sociétés, Arts - Présentation - JPL

 

Pour certains, c'est Dieu qui se cache derrière le hasard :

 

« C'est le nom que Dieu prend quand il ne veut pas qu'on le reconnaisse » dit Einstein qui n'en croyait rien.

 

Pour ma part, je m'en tiens à la définition du mathématicien Antoine Cournot :

Le hasard est la rencontre  fortuite de séries causales indépendantes."

        Une tuile me tombe sur la tête :

           - un coup de vent arrache une tuile mal fixée,

            - je suis sur le trajet habituel qui me conduit chez ma dulcinée.

   Malheureusement le hasard fait que ces deux événements dont la causalité est parfaitement établie, sont simultanés.

 

Mais quelle est donc la place du hasard dans le monde des sciences ? Foin du déterminisme ? c'est un peu l'objet de la théorie du chaos.

 

Le paradigme de la théorie du chaos  est que "d'infimes différences dans les conditions initiales d'un système déterministe peuvent conduire à des résultats complètement différents ".

 

Chaos

Le chaos (maths)
Le chaos (maths)

Sa paternité est attribuée à Edward Lorenz, professeur de mathématiques au MIT (Cambridge, USA), mais Henri Poincaré (encore un génie français des mathématiques) avait largement ouvert la voie ; il lui manquait simplement un ordinateur.

 

Lorentz travaillait sur un système météorologique... qui est le parfait exemple d'un système chaotique :

- grand nombre de variables,

- connaissance imparfaite de ces variables...

 

D'une façon générale dans un système chaotique (système dynamique) :

- La moindre erreur augmente jusqu'à devenir ingérable : c'est la dépendance aux conditions initiales.

- L'allure même de la suite (croissante, décroissante, etc.) dépend de la moindre petite erreur.

- L'augmentation de l'erreur est telle que, dès que n est un peu grand, on ne plus rien dire sur la valeur de xn : c'est la propriété de mélange.

 

Autrement dit une incertitude minime peut irrémédiablement conduire à une totale impossibilité des prévisions. Quand le comportement d'un système est imprévisible il devient... hasardeux !

 

 Le physicien théoricien David Ruelle écrit  dans  "Le hasard aujourd'hui ", qu'après quinze jours, pour prévoir le temps, il faudrait tenir compte de l'effet gravitationnel qu'aurait un électron situé à 1010 années lumière de la Terre. En fait ,au-delà de 5 jours, aucune prévision météo n'est fiable !

 

L'effet papillon

 

Lorentz eut l'idée de tracer - sur sa vieille bécane (nous sommes en 1961) la courbe d'évolution de son système avec deux jeux de valeurs initiales très proches.

Comme il s'y attendait les trajectoires des deux courbes, qui semblaient identiques au départ, divergeaient rapidement. Ces deux courbes ressemblaient aux ailes déployées d'un papillon.

 

Aussi, en 1972, il commença ainsi la conférence qui fit sa gloire : " le simple battement d'ailes d'un papillon au Brésil pourrait déclencher une tornade au Texas "

 

David Ruelle qualifia ces deux boucles en ailes de papillon "d'attracteurs étrange".

 

La théorie du chaos nous conduit donc à poser la question suivante : " La science pourra-t-elle expliquer le monde toujours davantage, ou bien sa compréhension sera-t-elle inaccessible car reposant sur le hasard ?  "

 

Nous retrouvons un peu la controverse de la mécanique quantique et de son principe d'incertitude qui opposèrent Einstein (Dieu ne joue pas aux dés !) et Bohr.

 

Nous voici devant une nouvelle querelle philosophique autour du déterminisme.  Elle opposa notamment, dans les années 80, un matheuxRené Thom  -"Halte au hasard , silence au bruit " - (médaille Fields 1958) et un chimiste Ilya Prigogin (prix Nobel 1977). 

David Ruelle publiera quelques années plus tard "Hasard et déterminisme : le problème de la prédictibilité ".

On retrouvera les arguments des uns et des autres dans un ouvrage passionnant :

 

"  La querelle du déterminisme, Philosophie de la science d’aujourd’hui. "

 

Sérendipité

La sérendipité est le fait de réaliser une découverte scientifique (ou une invention technique) de façon imprévisible à la suite d'un concours de circonstances

 

Derrière ce mot barbare, se cache une situation que nombre de scientifiques -dont je suis- ont vécue.

 

Voici un exemple bien connu des chimistes : la programmation défaillante d'un réacteur chimique qui  conduit à une élévation exagérée de température - ou à un temps de réaction beaucoup plus long que souhaité.

Au final, la synthèse d'une molécule inattendue... pouvant parfois présenter des propriétés remarquables.

 

 

En chimie le phénomène n'est pas rare. C'est un chimiste,  Royston Roberts (Université du Texas), qui a recensé dans un ouvrage plus d'une centaine de découvertes accidentelles. On y retrouvera bien sûr la pénicilline, les rayons X, la poussée d'Archimède et bien d'autres (le polyéthylène, le téflon, la vulcanisation...).

 

Voir : La sérendipité dans les sciences, les arts et la décision (Colloque de Cerisy, CNRS, 2009)

 

Sérendipité, un exemple récent : les enzymes "mangeuses" de plastique

Une équipe anglo-américaine vient de rapporter (PNAS, 16 avril 2018) la conception fortuite d'une enzyme capable de digérer le PET (poly(téréphtalate d'éthylène) à grande vitesse.

 

Ces chercheurs voulaient simplement déterminer la structure cristalline d'une enzyme (la PETase) découverte dans une décharge  japonaise en 2016. Cette enzyme semblait pouvoir se "nourrir" de  ce polyester.

 

En intégrant des acides aminés dans la structure de l'enzyme, les chercheurs ont pu observer un changement radical de son "appétit". L'enzyme modifiée permet en effet de détruire en quelques jours le PET. A comparer aux années, ou aux siècles, que prend actuellement la décomposition naturelle des plastiques !

 

Même s'il ne s'agit que de travaux préliminaires, ces résultats suscitent de grands espoirs. Ils ouvrent une voie de recherche dans l'utilisation d'enzyme modifiée pour la destruction de déchets plastiques.

 

L'aléatoire, l'accident, le hasard... dans l'art

Victor HUGO (1845). Souvenir de l'étang du bois de Bellevue.
Victor HUGO (1845). Souvenir de l'étang du bois de Bellevue.

Très tôt le hasard, les aléas, l'accident... ont fasciné et inspiré les artistes.

 

On cite souvent, comme premier exemple, la légende de Protogène relatée par Montaigne :

" Protogène, célèbre peintre de l’antiquité, n’arrivait pas à reproduire la bouche d’un chien écumant de bave. Après de nombreuses tentatives, fou de rage, il attrapa son éponge imbibée de couleur qu’il projeta sur la toile. Le hasard voulut que l’éponge atterrit sur le museau du chien et reproduisit l’effet tant recherché par l’artiste. "

 

Léonard de Vinci -toujours lui !- n'a pas manqué d'attirer l'attention des peintres sur les images suggestives nées du hasard (taches et lézardes sur les vieux murs, nuages...) :

" Si tu regardes des murs souillés de beaucoup de taches, ou faits de pierres multicolores, avec l’idée d’imaginer quelque scène, tu y trouveras l’analogie de paysages au décor de montagnes, rivières, rochers, arbres, plaines, larges vallées et collines de toute sorte. Tu pourras y voir aussi des batailles et des figures aux gestes vifs et d’étranges visages et costumes et une infinité de choses, que tu pourras ramener à une forme nette et compléter » 

 

 

Max Ernst - Au rendez-vous des amis
Max Ernst - Au rendez-vous des amis

Victor Hugo fut salué par les surréalistes, non pour son oeuvre littéraire, mais pour ses taches d'encre d'où surgissent des lavis qui souvent invitent l'eau - la mer, les bateaux, la tempête... les étangs, ou encore les châteaux, les ruines... :

"Il est donc satisfaisant pour l'esprit que le dernier mot doive rester dans ce domaine à l'œuvre d'un homme qui n'était ni graveur, ni peintre de profession. Que cet homme ait vu déjà avant Rimbaud, dans l'encre utilisée par le pinceau comme par la plume, le moyen de "fixer des vertiges" et d'interroger son propre subconscient. (…) Pour tout dire, que cet auteur négligé de lavis, de "taches d'encre" et de toiles de chevalet où la plus puissante imagination se donne cours, ait été un poète, et s'appelle Victor Hugo."

André Breton, L'Art magique

 

L'art aléatoire fut bien sûr la marque de fabrique de nombre de mouvements artistiques, dès l'aube du XXème siècle : dadaïsme, surréalisme... et de dizaines de grands créateurs parmi lesquels  André Breton, Max Ernst, Marcel Duchamp, Pierre Boulez, John Cage, François Morellet...

Des centaines d'ouvrages ont été publiés à leur propos.

 

VOIR sur le site : ART MODERNE

 

Les Faits du Hasard

Fractale
Fractale

Ce début du XXIème siècle marque le triomphe du numérique, l'avènement de l'intelligence artificielle, il est donc logique que des artistes choisissent d'explorer la dimension du hasard dans les technologies numérique  comme l'art génératif.

 

L'art algorithmique, qui consiste à produire des images par le calcul, peut dessiner de splendides fractales, courbes créées de façon déterministe ou stochastiques 

 

D'une façon générale l'art contemporain numérique a le vent en poupe et fait l'objet de nombreux événements, expositions, colloques... querelles.

Ainsi, actuellement au CENTQUATRE-PARIS, "Les Faits du hasard ", exposition centrale de la Biennale internationale des arts numériques met en avant " Accidents artistiques intentionnels et relecture poétique d’une société technologique perçue à l’heure du numérique " ...

« Avant le hasard dans l’art, c’était l’erreur ... Mais depuis Marcel Duchamp et la mécanique quantique, il existe un hasard intentionnel, un outil qui demande à être organisé par le geste artistique ».

 

 

Actualité du Blog

" Ce malaise devant l'inhumanité de l'homme même, cette incalculable chute devant l'image de ce que nous sommes, cette « nausée » comme l'appelle un auteur de nos jours, c'est aussi l'absurde. "

Albert Camus