En venant sur ce blog, vous avez probablement déjà remarqué que plutôt que de me plonger dans des heures de lectures fastidieuses pour trouver de « vraies»  données sur quelque chose dont je veux vous parler, je préfère me lancer dans l’écriture de formules terrifiantes, pleines de symboles ésotériques et de lettres grecques. Et vous vous êtes déjà sans doute demandé ce que c’est.

C’est simple. Ce sont de petits modèles qui montrent comment une population croît, ou décroît. Et l’objectif de cette série de billets sera de vous montrer comment ça fonctionne, en gros. Et surtout, de montrer comment étape par étape on construit un petit jouet bien amusant.

Je vais procéder en trois étapes, qui feront toutes les trois l’objet d’un billet

1. Partie 1 : Où l’on peut faire simple
2. Partie 2 : Où l’on doit supporter ses voisins
3. Partie 3 : Où tout finit autour d’une bonne bouffe
4. Partie 4 : Où, apparemment, on est en compétition

Vous l’aurez lu entre les lignes, nous allons commencer par introduire la structure de base d’un modèle, puis nous allons complexifier un peu la chose en ajoutant de la compétition, puis des prédateurs, puis finalement un doux mélange des deux.

Partie 1 : Où l’on peut faire simple

Parce que non, équation ne veut pas dire truc incompréhensible. La preuve, nous allons écrire notre premier modèle de population :

C’est tout? Ben oui! Réfléchissons un peu à ce qui forme la démographie d’une population P. On a d’un côté ce qui cause la croissance (en anglais growth, d’ou ), et la mortalité (en anglais mortality, d’ou ). Pour écrire ça de manière un peu formelle, on dit que la croissance de la population () par unité de temps () est la croissance moins la mortalité, rapportée au nombre d’unités de population (P). On parle de croissance per capita.

En faisant un peu de maths, et c’est le plus difficile que je vous demanderai, on voit même que la population est stable si

soit si la croissance est égale à la mortalité. Rien que de très intuitif.

Du coup, je le sens, vous êtes déçus, et vous vous demandez pourquoi tout ce foin autour de quelque chose d’aussi trivial. Venons-en aux subtilités. Pour des raisons de présentation, j’ai noté la croissance et la mortalité. Rien ne nous empêche de considérer que ces deux termes ne sont pas des constantes, mais par exemple des fonctions du temps, ou de la quantité de ressources disponibles!

Imaginons un modèle de croissance bactérien simple, qui s’écrirait de la manière suivante:

On peut identifier les termes de croissance (modèle de Monod) et de mortalité, et écrire

On a donc une croissance et une mortalité qui sont dépendantes de la quantité de ressources! Si on part avec une quantité de ressources fixées qu’il faut consommer, en trois secondes de programmation, on arrive à voir que notre modèle nous donne le résultat ci-dessous :

Résultat du premier modèle : La population de bactéries croît jusqu'à avoir épuisé les ressources, puis décroît à partir de ce point. Félicitations, c'est un modèle de population!

Vous voyez, ce n’est rien de bien insurmontable! Si ce n’est qu’il fallait ajouter la vitesse à laquelle les ressources se font consommer, soit tout simplement

Pour entrer dans une interprétation un peu biologique de ce modèle, on peut dire que est le taux de conversion des ressources, et la capacité métabolique des bactéries (autrement dit, combien d’unité de population P on fait avec une unité R de ressources).

Voilà qui conclut notre première partie : nous avons vu qu’un modèle de population, c’est ce qui explique la croissance moins la mortalité, et montré que ces deux paramètres pouvaient être des fonctions de différentes choses, en illustrant avec la dynamique de croissance de bactéries. Notre prochain billet sera consacré à la modélisation des effets d’un voisinage plus ou moins encombrant…

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C’est la tradition, on essaie tous les ans d’impliquer les scientifiques lors du bac de philosophie, en leur proposant un sujet en rapport avec une discipline (l’épistémologie) dans laquelle ils ne recevront pour la plupart jamais de formation. Celle de cette année, y a-t-il des questions auxquelles aucune science ne répond? me titille suffisamment pour motiver un billet en cette heure matinale.

La manière dont cette question est formulée pose un a priori important : si l’on cherche les questions auxquelles aucune science ne peut répondre, on admet de fait l’existence de plusieurs sciences. A partir de ce point, il est nécessaire de commencer par caractériser ce qu’est une science, et c’est à ce moment que de mon point de vue la formulation de la question est peu habile. Si on établit une différence entre des sciences, on considère une science comme un ensemble de connaissances théoriques, de résultats expérimentaux; et dans cette optique, aucune science ne peut apporter de réponse à la moindre question, dans la mesure ou ce qu’on appelle science est la réponse, et qu’on ne peut pas aller faire autre chose que de la méta-analyse. On ne peut pas, par exemple, ouvrir de nouvelles voies.

Dans cette approche, par science, on entend alors discipline scientifique, et corpus de résultats. Si je suis persuadé que des disciplines, avec leurs spécificités, existent, je suis tout aussi persuadé que chacune de ces disciplines a un point commun avec les autres : la méthode scientifique. Nous tomberons rapidement d’accord sur le fait que ce qu’on entend par science est méthode scientifique, et que la science se conçoit avant tout comme un ensemble de questions. Que l’on favorise l’approche hypothético-déductiviste ou l’approche inductiviste, on procède avec une méthode. L’avantage de la méthode scientifique est qu’elle est totalement indépendante de l’objet qu’elle étudie : on approche le problème de la même manière que l’on soit physicien, biologiste, sociologue, …

A partir de maintenant, on considère que la science est une méthode de raisonnement. La question qui se pose est : certaines questions sont-elles insolvables par certaines méthodes de raisonnement? Prenons l’exemple de l’inductivisme, qui est un exemple d’une de ces méthodes. Dans cette approche épistémologique, la construction des connaissances se fait sur la base de l’observation, et sans préconception du réel. Or, cette méthode ne permet pas d’aboutir à des conclusions. Imaginons que vous observiez des cygnes. Si vous observez 10000 cygnes blancs, vous serez tenté d’induire que tous les cygnes sont blancs. Il suffit d’observer une fois Cygnus atratus, le cygne noir, pour que votre induction s’effondre. Comme l’a formalisé Nassim Taleb,

Un cygne noir est un événement hautement improbable doté de 3 caractéristiques principales: Il est imprévisible, engendre des conséquences majeures et une explication a posteriori est toujours donnée afin de rendre celui-ci plus rationnel, lui conférant ainsi une apparente et sécurisante prévisibilité.

L’un des enjeux de toute approche est de minimiser les chances de faire apparaître le cygne noir. L’objectif de cette digression était de montrer que, si par science on entend méthode, il existe des questions auxquelles on ne peut répondre, non pas parce qu’elles n’ont pas de réponse, mais parce que la méthode ne permet pas d’apporter de réponse.

Considérons maintenant que nous avons une méthode scientifique solide, avec laquelle nous pouvons nous livrer aussi bien à des prédictions (partant d’une hypothèse, connaître les conséquences probables) qu’à des rétrodictions (à partir des conséquences, connaître les causes probables, sachant nos hypothèses). La méthode hypothético-déductive de Bacon répond par exemple à ces critères. Existe-t-il des questions auxquelles on ne peut apporter de réponse avec cette méthode?

Oui! Toute méthode nécessitera un objet d’observation sur laquelle s’appliquer. Il faut donc, pour qu’une méthode s’applique, que l’objet sur lequel on l’applique soit accessible à l’observation directe, et que l’observation ne modifie pas les propriétés de cet objet. C’est ce que dit Heisenberg, quand il nous explique qu’on ne peut connaître précisément la vitesse et la position d’un électron.

Il est nécessaire de conclure sur le fait que l’existence de questions dont la réponse n’est pas accessible n’est pas un constat d’échec de la science, et ne doit pas nous convaincre de nous tourner vers autre chose , pseudo-science, religion, etc, pour trouver cette vérité. Si la méthode scientifique échoue, c’est que l’objet sur lequel on l’applique n’est pas résoluble. Si on se trouve face à une question à laquelle la science n’apporte pas de réponse, il faut sans doute s’interroger sur la pertinence de la question…

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En lisant la description d’un des nouveaux projets du CNRS (je vais être obligé de mordre la main qui me nourrit…) pour devenir jeune cool fun branché Web2.0, à savoir la création d’un wiki encyclopédique, je suis tombé sur la petite perle suivante :

Le texte, au coeur de l’encyclopédie, n’est pas présenté seul, mais en regard de deux forums, l’un scientifique – qui relaie différents points de vue disciplinaires de la science sur le même sujet – l’autre public, ouvert.

Quelques mots sur le projet, pour commencer. Le CNRS a l’ambition de lancer un Wiki (WikiCNRS, si jamais vous avez du temps à perdre – et si vous voulez prendre la mesure de l’échec, lisez la feuille de route), dont les articles seraient écrits à deux mains : un chercheur et un « profane»  (comprendre : non chercheur). Ce Wiki se veut encyclopédique. Je passe sur le lancement assez désastreux (contact du C@fé des Sciences pour l’animer au début, puis projet laissé à l’abandon, et enfin quasi-rejet de l’échec sur ceux qui se sont investi, rien de bien anormal jusque la) de ce projet. Il semblerait que finalement, quelque contenu se soit frayé un chemin jusque dans les pages du wiki. Et la, alors que je me dit qu’on peut encore le récupérer, je me prend cette petite phrase dans la tronche.

Ce qui est expliqué ici, c’est que tout le monde pourra lire les pages du Wiki, mais que les discussions se feront à deux vitesses : d’une part les scientifiques qui exposeront leurs points de vue dans leur forum à part, et d’autre part la plèbe qui se répandra en discussions de comptoir dans son propre forum. Ne mélangeons pas les torchons et les serviettes, ou pour prendre une image plus appropriée, nous blouses blanches et vos bleus de travail. C’est pas tout à fait dit comme ça, mais c’est le goût (amer) que ça me laisse. Et plusieurs constatations me  viennent.

D’une part, cette attitude révèle un parti pris dans la vulgarisation qui n’est pas le mien. Celui qui vulgarise n’est pas sur un piédestal, en train de jeter de la connaissance édulcorée au bas peuple. Si on veut poursuivre dans les métaphores à la vertical, je conçois le vulgarisateur comme celui qui sait descendre du-dit piédestal, et prendre ceux qui sont en bas par la main pour les y faire remonter avec lui. La notion de supérieur-inférieur que véhicule cette image me déplaît, mais au moins vous aurez compris le principe.

D’autre part, en isolant la discussion scientifique de la discussion publique, on maintient en respiration artificielle une idée sur laquelle on pratique l’acharnement thérapeutique depuis bien trop longtemps : la communauté scientifique existe. Or, un scientifique passe son temps à confronter des hypothèses, à chercher ce qui ne va pas dans une théorie pour la rendre meilleure, et surtout à cogner le plus fort possible sur la tête de ses confrères qui ont un point de vue différent. Vous pensez que les écologues sont de gentils hippies occupés à observer la nature, et à parler de paix et de communion fraternelle? Je vous invite à lire Santa Rosalia was a goat (qui date déjà de 1983, réf. en fin de billet), pour vous rendre compte du profond décalage entre cette image et la réalité.

Ce que fait le CNRS est grave. On est en train de présenter à la société une science « officielle» , quasiment la science du parti que les contemporains de Lyssenko connaissaient bien. On veut nous faire croire qu’il n’existe pas de controverses, et que la science est réductible à une vérité officielle, estampillée CNRS, marquetée, brevetée. Rien de tout cela n’est vrai. La science bouge, on passe notre temps à montrer que ce qui a été fait avant n’est pas aussi vrai qu’on le pense, et c’est précisément pour cette raison que nous sommes des scientifiques! Une entreprise de vulgarisation scientifique qui prétend cacher aux yeux du public que des controverses existent, et plus encore, qui couvre ces controverses du voile pudique d’un forum privé, est à peu près aussi utile à la science qu’un forum de créationistes.

Certains pourraient me reprocher de sous-entendre que nos tutelles sont incapables de faire de la vulgarisation correcte. Ils auraient raison, c’est tout à fait ce que je pense. Il suffit de voir l’échec que représente le numéro spécial du journal du CNRS sur l’année Darwin. Le jour ou nos chères tutelles auront pris la mesure de leur incapacité à fournir un travail (parce que oui, c’est un travail) de vulgarisation correct, à la fois qualitativement et éthiquement (et le WikiCNRS est pour moi une gifle monumentale pour ceux qui pensent considèrent les aspects éthiques de la diffusion de connaissance, dans la mesure ou on cache des aspects essentiels à ceux qu’on prétend informer), peut-être commenceront-elles à se sortir les doigts d’où vous savez pour reconnaître la valeur académique du travail de vulgarisation, et à valoriser les initiatives individuelles. On peut toujours rêver.

Un peu de lecture :

Lewin, R. (1983). Santa Rosalia Was a Goat. Science, 221, 636-639.

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Avant-propos : Ce texte paraîtra très probablement dans la version papier du Plume! numéro 11, mais je le livre à votre attentive lecture en avant première.

L’évolution est complexe. Elle a souvent une direction, jamais de sens. On a longtemps considéré qu’évoluer, c’était se laisser porter dans cette direction, en faisant chaque petit pas (mutation de son ADN) l’un après l’autre. Mais cette route est quand même assez difficile et à chaque pas, on se prend sur le coin du nez la matraque de la sélection, tout en étant poussé par le vent changeant de la dérive. Où mène cette route? Vers la terre promise de l’état d’adaptation, dans lequel on aura récolté, au cours du chemin, le patrimoine génétique qui permet d’être optimal dans notre environnement. Que l’environnement change, et il faudra se remettre en route, mais c’est une autre histoire.

Du coup, face à tant d’adversité, il est tentant de se dire qu’on va laisser la marche à petits pas à ceux que les longs pèlerinages amusent, et se déplacer par sauts. Quitte à se taper tout le chemin, autant prendre les raccourcis…

Mais voilà, on ne fait pas n’importe quoi avec l’évolution et c’est papy Charles Darwin qui l’a dit, en admettant, selon ce que lui écrivait Thomas Huxley dans sa lettre du 23 novembre 1859 (la veille de la parution de L’origine des espèces), «sans réserve que Natura non facit saltum». Autrement dit, Darwin a clairement annoncé qu’il convenait de se tenir tranquille et que la nature était avisée de ne pas faire de saut. L’évolution est graduelle, et on fait les petits pas un par un.

C’était sans compter la première loi de Murphy du vivant : «Under any given set of environmental conditions an [...] animal behaves as it damn well pleases» . Or il plaît à la nature de sauter dans tous les sens et ne reste qu’à trouver un moyen de faire ces sauts. Considérons un organisme, réduit à son génome, comme un collier de perles, dans lequel chaque perle représente une fonction donnée. Si vous voulez faire quelque chose de nouveau, plutôt que de resculpter la perle par vous-même, il est plus simple de demander à un voisin plus ou moins coopératif s’il ne l’a pas en stock. Et ça, c’est courant dans la nature, notamment chez les bactéries. Mais si on ne peut pas se permettre de faire toutes les petites subtilités bactériennes? C’est simple. Il suffit d’avoir des virus.

Les virus sont de sales bêtes. Des parasites intra-cellulaires, obligatoires (ils ont toujours besoin d’un hôte pour se reproduire, ce qui n’est pas le cas de tout les parasites), qui squattent sans vergogne la machinerie cellulaire de leur hôte, et qui de temps en temps empruntent un bout de son génome pour caler quelques gènes, et se laissent multiplier tranquillement. Une fois leur méfait accompli, ils récupèrent leur génome répliqué aux frais de la princesse, et leurs protéines synthétisées sans beaucoup plus d’efforts, assemblent le tout, et partent. Mais comme l’entropie d’une cellule est comparable à celle d’un bureau de chercheur (sans les restes de bouffe et les tasses de café demi-vides qui retournent à la vie sauvage), parfois, tout ne se passe pas comme prévu!

Il arrive que le virus perde des bouts en route et laisse un morceau de son génome chez son hôte. Vous vous imaginez, vous, avec une polymérase virale? Si non, dites vous bien que c’est super efficace, et qu’une cellule qui en récupère une va se mettre à se répliquer super vite. Vous voyez l’avantage par rapport aux autres? Plus fort encore, les virus prennent de temps en temps des gènes de leur hôte [1]. Par exemple, les phages (des virus qui s’attaquent spécifiquement aux bactéries) de cyanobactéries marines portent des gènes de la photosynthèse, et notamment ceux qui contrôlent des étapes critiques (plus particulièrement, des gènes qui codent des protéines qui se dégradent très vite à la lumière). Autrement dit, quand le phage arrive dans une cellule, et qu’il porte les gènes codant pour des protéines utilisées par cette cellule, il lui donne les moyens d’avoir un métabolisme de super niveau [2] (et en retour, le phage est sûr d’avoir longue vie et prospérité, puisque ses possibilités de croissance sont limitées par celles de son hôte).

Bien entendu, cette «solution» qui évite de faire toute la route pas par pas apporte son lot de problèmes. Comment maintenir ces nouveaux gènes, qui portent un coût (si vous ajoutez des perles sur votre collier, vous finissez par avoir super mal au cou!)? Une joyeuse bande d’évolutionnistes Montpelliérains a montré que différents facteurs environnementaux, dont la présence de parasites, pouvait agir comme un facteur de maintien de ces gènes dans les génomes de leurs hôtes [3]. En plus d’avoir des mécanismes complexes pour assembler le collier, des facteurs encore plus nombreux agissent pour le faire tenir ensemble.

Dans les dernières années, ce mécanisme de transfert de gènes a reçu une attention théorique et expérimentale considérable. On peut maintenant déclarer avec certitude que, quoiqu’en aie pensé Darwin, la nature peut faire des sauts! En cette année qui lui est consacrée, n’oublions pas non plus tout ce qui a été accompli en 150 ans sur la base d’un livre et surtout n’oublions pas que Darwin n’était pas seul à son époque. L’exemple du transfert latéral de gènes, que nous venons de survoler ici, permet de mettre un peu de lumière sur Thomas Huxley, qui sans avoir été à l’origine de la révolution conceptuelle que représente la théorie de l’évolution, se posait des questions similaires au même moment que Charles et avait eu (au moins) l’intuition que la nature saute.

Et c’est maintenant un fait connu que les gènes se promènent d’un génome à l’autre, soit en utilisant des phages comme taxis, soit dans l’environnement sur un morceau de génome abandonné suite à la mort de son propriétaire, ou de multiples autres manières. Face au constat que la génomique donne raison à Huxley, même quelques centaines d’année plus tard, il n’est pas difficile d’être d’accord avec Cocteau, quand il nous dit que la science sert aussi a vérifier les découvertes de l’instinct !

Notes

1. Derelle, E., Ferraz, C., Escande, M., Eychenié, S., Cooke, R., & Piganeau, G., et al. (2008). Life-Cycle and Genome of OtV5, a Large DNA Virus of the Pelagic Marine Unicellular Green Alga Ostreococcus tauri. PLoS ONE, 3(5), 2250.

2. Bragg, J. G., & Chisholm, S. W. (2008). Modeling the Fitness Consequences of a Cyanophage-Encoded Photosynthesis Gene. PLoS ONE, 3(10), 3550.

3. Escobar-Paramo, P., Faivre, N., Buckling, A., Gougat-Barbera, C., & Hochberg, M. E. Persistence of costly novel genes in the absence of positive selection. Journal of Evolutionary Biology, 22(3), 536-543.

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Youhou!

Comme tout bon écologue, je suis entré dans ma période de field work, autrement dit le travail de terrain, ou on part dans la nature sauvage pour récupérer nos précieux échantillons. Et ce matin, j’ai eu la chance de me lancer dans ma première sortie dans la dite nature sauvage.

En guise de nature, soyons honnête, à l’heure ou mes collègues partent en Afrique du Sud, Tunisie, au Laos, ou ailleurs, je me suis juste balladé en tongues et lunettes de soleil sur le campus avec mon acolyte, munis d’une fourchette (en fait de deux, mais on en a oublié une – on se fera faire une note de frais). Le tout pour gratter de la terre au pied des arbres, et patouiller dans les papyrus des marres artificielles pour récupérer les bactéries qui serviront aux manips de l’année prochaine.

Et puis je rédige un papier, j’ai des rapports de TP à corriger (et c’est plutôt bon!) et mon comité de thèse approche. Du coup, je suis contraint de laisser ce blog dans un état d’abandon temporaire. Je vous reviens d’ici quelques semaines, pour de nouvelles aventures!

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Comme vous le savez sans doute, je consacre une petite partie de mon temps à faire de l’enseignement. C’est une activité assez gratifiante, enrichissante, qui oblige à reprendre les notions de base, et à faire un effort de vulgarisation. Ca apporte aussi un contact humain différent.

Mais ça fait déprimer.

Ces dernières semaines, vu qu’on doit rattraper un semestre complet en trois semaines si possible, j’ai été pas mal au contact d’étudiants. Et j’en suis à peine remis, surtout en ce qui concerne le travail au labo. J’en suis venu à la conclusion que nos étudiants souffrent du syndrome de l’oisillon (j’ai longtemps cherché le nom…).

C’est quoi?

Tout simplement le fait que, de manière générale, on se retrouve face à un groupe qui, au moindre problème, se met à ouvrir le bec et attend que la réponse tombe. La phrase qui me met le plus hors de moi, et qui je l’avoue attire à celui ou celle qui a le malheur de l’exprimer une réponse pas forcément bienveillante est mais on l’a pas vu en cours (pour info, la réponse tourne autour du fait que ça ne les dispense pas de réfléchir).

J’ai du, cet après midi, demander à des étudiants de fin de L1 de me dire quelle quantité de solution ils devaient mettre dans le premier tube pour faire une dilution sériée, ce premier tube devant avoir une concentration de 10^-1. Le calcul est de niveau collège, et si on veut leur donner le bénéfice du doute, on voit formellement la chose en première. Qui est surpris quand je dis que personne n’a pu me donner la bonne réponse (un dixième du volume final)?

Je suis confronté à des étudiants qui n’arrivent pas à concevoir qu’on puisse résoudre un problème qui n’est pas exactement présent dans les cours. Qui n’ont pas l’esprit d’initiative, et qui manquent de bon sens. Quand je demande d’utiliser une pipette Pasteur pour un prélèvement, j’imaginais qu’après un an passé à faire des travaux pratiques, ils se lèveraient pour aller chercher des poires. Qui est surpris quand je dis qu’aucun ne l’a fait?

Pourquoi on en est la?

C’est de notre faute, nous enseignants. Pour deux raisons.

D’une part parce qu’on gave copieusement nos oisillons de connaissances théoriques, et qu’on insiste sur le fait que c’est important. On leur fait résoudre des problèmes type, et puis, on m’a raconté ça ce soir, on finit par avoir des étudiants de master qui se plantent parce qu’ils confondent rejet et acceptation d’une hypothèse nulle.

Mais surtout, quand on laisse nos oisillons partir eux même en quête de nourriture, on leur donne une fausse impression d’autonomie, et on leur renvoie une fausse image de leur succès.

D’une part au labo. Des étudiants m’avouaient l’autre jour que pendant un an, ils n’avaient pas eu besoin de se poser les questions qui fâchent puisque les personnes qui les encadraient leur explicitaient les moindres passages obscurs (exemple typique : la dilution en série). S’ils arrivent sans blouse, on leur en trouve une rapidement.

Ca m’a valu une bonne réputation d’infâme raclure dans la promo de L1, mais si un passage du protocole n’est pas explicité et qu’il est tout à fait possible de déduire, avec un peu de bon sens, ce qu’il faut faire, je me refuse de l’expliquer. Tout consiste à savoir qui va céder en premier. Les derniers qui ont voulu essayer ont fini leur TP à 20 heures.

Et ceux qui viennent sans blouse restent sans blouse, et tant pis s’ils se tâchent (et souvent, ils se tâchent, et pensent à la blouse à la séance suivante). En gros, je n’ai aucune envie de jouer à la maman. Leurs directeurs de stage n’auront pas plus envie de le faire, d’ailleurs, et j’ai le sentiment que quand on forme des étudiants de Licence, on forme les futurs étudiants qui viendront un jour bosser dans nos équipes.

Je trouve profondément hypocrite de se plaindre du manque de maturité des étudiants, alors qu’on fait en sorte que leur vie soit un petit nid de coton douillet. Je suis contre les imbéciles qui proposent d’élever les étudiants à la dure, mais je suis surtout ceux qui confondent maternage et enseignement. Et surtout, j’estime que si je fais des efforts pour leur faire des corrigés de TD/TP, que si j’ai tenté de prévoir les questions qui peuvent venir, et que je fais en sorte d’être disponibles pour eux, mes étudiants ont plutôt intérêt à se comporter autrement que comme des lycéens.

D’autre part, on leur renvoie une fausse image de leurs compétences au moment de les noter. Et c’est nettement plus grave. Certains enseignants demandent explicitement que la notation soit cool. Je trouve ça dérisoire. Quand on soumet un papier, l’éditeur l’envoie rarement aux référés en leur demandant d’y aller molo. Vu que ça ne concerne que peu de monde, ce n’est pas nécessairement le meilleur argument.

Ce qui me choque le plus, c’est qu’en notant cool, on fait deux choses très malsaines.

Premièrement, on conduit les étudiants à penser que quelle que soit la qualité globale de leur travail, ils auront une note convenable; ou même très bonne. Du coup, quel est l’intérêt de travailler plus, ou mieux, si on est noté pareil? On a une forte culture de la note, et je connaissais des personnes qui, toujours en master, ne travaillaient que pour avoir une bonne note; si la bonne note vient tout seul, pourquoi travailler? En étant permissifs dans la notation, on se tire une balle dans le pied.

Ensuite, on ne fait pas de différence entre les étudiants. Si tout le monde est bien noté, qui peut faire la différence entre les bons et les mauvais? Ca plombe les deux catégories d’étudiants. Les bons, parce que leur travail n’est pas valorisé, et qu’ils n’ont pas d’indicateur pour se dire que ce qu’ils font est très respectable. Les mauvais, parce qu’on ne leur envoie pas de signal qui dit qu’il est temps de se mettre au travail. J’ai longtemps fait partie de cette catégorie (en gros jusqu’au deuxième semestre de ma L3), et si j’avais été noté cool, je ne me serais jamais sérieusement mis au travail. Et je n’en serai pas la. Et puis, le jour ou la vraie sélection arrive, les étudiants se révoltent parce que tout d’un coup, on leur annonce que l’échec est possible, qu’il y a des différences entre eux, et de leur verre de coton (comme dirait ma meilleure moitié), ils se retrouvent catapultés dans la vraie vie. Et ils ont raison de se révolter, parce que quelque part, en jouant ce jeu, on les a bien pris pour des imbéciles.

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A ceux qui disent qu’on n’a pas tous les jours l’occasion de rigoler quand on se plonge dans le domaine fascinant de l’épidémiologie évolutive (pour aller vite, l’étude de la dynamique des maladies, avec un peu d’évolution derrière), je me vois forcé de répondre qu’il suffit d’attendre. Attendre quoi? Qu’un jour, un junk scientist du nom de Thierry Strub, d’après ses dires pote avec un prix Nobel, vienne vous demander votre avis sur une nouvelle théorie révolutionnaire qu’il a conçu tout seul dans sa tête, ou presque.

Ou plutôt, comme le faisait remarquer Vincent, ce serait amusant si ce n’était pas dangereux. La personne en question (docteur en médecine) propose, en gardant une distance avec les raisonnements habituels en recherche fondamentale, de comprendre comment les mutations fonctionnent, en comment on peut, en utilisant cette nouvelle compréhension, mettre un terme à l’épidémie de VIH.

Dans son approche, le processus mutatoire est contraint, canalisé, corrélatif, mais pas aléatoire. Pour bien comprendre à quel point on nage en plein délire – même si je ne l’utiliserai pas au labo, si quelqu’un sait quel produit ce monsieur consomme, j’en veux pour vendredi soir, ça a l’air sympa! – il va falloir passer par une rapide formation accélérée à la mutation. Pour aller plus vite, je vais me concentrer sur le cas des haploïdes qui ne font pas ou peu de recombinaison, et qui ne relisent pas leur travail à la fin (typiquement les pathogènes bactériens, viraux, …).

On peut séparer les mutations en deux types : les point mutations, et les macro-mutations. Les premières viennent d’erreur de réplication de l’ADN : les enzymes qui s’en occupent travaillent avec un modèle qu’il faut « recopier» , mais dans certains cas, il y a des petites erreurs. Si cette mutation n’est pas délétère (qu’elle permet de survivre), elle peut éventuellement se fixer dans la population. Les macro-mutations, c’est quand ça plante, ou du moins qu’il se passe quelque chose d’important : perte de gènes, délétion d’une région de chromosome ou echange de matériel génétique entre deux organismes.

Si la mutation est contrainte, dans la mesure ou sa fixation dépend de la valeur sélective qu’elle confère (j’ai fait un mini modèle de dérive + sélection pour illustrer ça), on ne peut pas en dire autant du processus. Si on connaît des mécanismes de biais mutationnel, aucun scientifique sérieux n’écarterait la nature aléatoire de ce processus.

Voilà qui conclut notre rappel sur les mutations et les processus de mutation.

Pourquoi proposer une nouvelle théorie pour remplacer celle-ci, qui fonctionne très bien, au demeurant? A cause des doubles épidémies (VIH-1/VIH-2 et Ebola). Wait. What?. D’abord, le point de vue de notre nouvel expert (il faut le présenter à Jean Staune d’urgence, ils vont nous pondre un livre super!). Les doubles épidémies le conduisent à introduire le Paradoxe de simultanéité en épidémiologie et l’hypothèse de non-séparabilité biologique (sic.).

Attention : les lignes qui suivent présentent son point de vue, je n’approuve rien, je ne fais que rapporter…

La pandémie de VIH a commencé dans les années 1980, avec deux rétrovirii (VIH-1 et -2), à peu près au même moment dans deux endroits différents. En 1976, on observe de la même manière deux outbreaks d’Ebola, une au Soudan, l’autre au Zaïre. On apprend que ces souches sont issues d’un ancêtre commun, souches apparentées, mais bien indistinctes du point de vue génétique (Note de moi : C’est incompréhensible. Si elles sont 100 % indistinctes génétiquement, c’est probablement la même souche.) En 1995, on a assisté à une situation similaire dans le nord du Zaïre, avec deux foyers distants d’une centaine de kilomètres.

Quelle hypothèse faire pour expliquer ces doubles foyers (Note de moi : J’explique ce que j’en pense plus bas, et ça n’a rien à voir avec ce qui suit…)? C’est tout simple : il suffit de faire l’hypothèse qu’il existe des actions à distance, comme en mécanique quantique (Staune devrait apprécier). Autrement dit, il existe des tunnels entre différentes mutations, et si on fait une mutation quelque part, on la fait aussi ailleurs. (Note de moi : Mais ne nous inquiétons pas les effets quantiques sont arrêtés facilement. Ils n’ont pas l’air de trouver comment franchir la barrière de mes flasques de culture, qui contiennent pourtant des populations issues d’un clone unique. Et pourtant je laisse le bouchon dévissé. La mécanique quantique n’est plus ce qu’elle était…).

Avant de nous lancer dans le grand n’importe quoi quantique, cependant, il était de bon ton de faire quelques manips. C’est là qu’on passe du simple délire à un truc qui a autant de sens que le clip de Ashes to ashes s’il avait été réalisé sous acide (Enfin vous avez capté l’esprit). Le protocole est simple, quoique mes étudiants de L1 font des descriptions plus correctes des procédures expérimentales, mais passons.

Donc, notre apprenti théoricien à la recherche de sa théorie du tout mutationnel s’est rendu (asseyez vous) à l’Institut Pasteur, dans le service de Françoise Barré-Sinoussi (connue de grand public pour son Nobel en 2008 – Note de moi : j’en discute plus tard).

La manip’ consistait à infecter des cellules peu permissives par une même souche de VIH, à quelques jours d’intervalle. Il semblerait qu’on observe un meilleur succès la deuxième fois. Donc il y a une action a distance qui transcende le temps, l’espace, le bon sens, les lois de la physique, et ma capacité à comprendre ce qu’il raconte avant d’avoir atteint une forte alcoolémie. A partir de là, tout devient limpide. Il suffit de la bonne cellule, la cellule clé, qui détournerait le processus évolutif du VIH vers un variant qui n’infecterait plus les lymphocytes. Si on arrive a faire évoluer l’avirulence in vitro, on aura un truc qui va se passer, avec du vocabulaire compliqué dedans (effet tunnel, paradigme de continuité, tautomérisation, intrication quantique, principe anthropique fort, télénonomie (Plus acceptable que le finalisme en sciences du vivant?), complexité irréductible (mais en étant opposé au créationisme, ça vous rappelle qui?), non séparabilité quantique issue du domaine microphysique, incertitude d’Heisenberg, paradoxe ERC). Il a réussi a balancer plus de buzzwords en deux paragraphes que mes potes en marketing (Just kidding. Je n’ai pas de potes chez les marketeux).

Bref, on est en pleine pseudo-science, pseudo-métaphysique-quantique-tautologique mais pas trop, pseudo-compréhension de l’évolution. Aucune surprise si je vous annonce que dans sa biblio, on trouve D’Espagant, Trinh Xuan Than, et Jean Staune!

Maintenant… mon tour!

Attention : les lignes qui suivent rapportent mon point de vue, les crackpots risquent de ne pas apprécier

Il y a tant à dire. On a envie de tout jeter au feu (je suis a deux doigts de proposer d’inclure l’auteur dans le lot…), tout est mauvais, rien n’est à sauver, ni même à lire. Croyez moi. Je tiens un PDF de son « travail»  à la demande de qui veut, mais vous avez mieux à faire pendant les 4 minutes que sa lecture requiert. Même un vieux café froid oublié quelque part est une perspective plus attirante…

Pourtant, je vais tenter de discuter de quelques points qui méritent qu’on fasse un travail pédagogique…

Distance entre les foyers

Avant toute chose, on commence par le moins grave, et un peu de physique. La vitesse, nous a-t-on appris, c’est une distance sur un temps. On peut en conclure qu’une distance, c’est une vitesse multipliée un temps. Si on connaît la vitesse moyenne de déplacement de ce qui cause l’émergence de l’épidémie, et le temps qu’il faut pour déclencher une épidémie (en d’autres termes, la vitesse de déplacement de ceux qui sont infectés, et la durée de la phase non infectieuse), on peut faire un calcul sur un coin de nappe, et en déduire la distance moyenne qu’on verra entre deux foyers infectieux.

J’ai pris la peine de faire un rapide schéma (script .R sur demande, ça demande 3 secondes d’éxecution) pour illustrer mon propos : en partant d’un point initial de déclenchement de l’épidémie (situé aux coordonnés 0,0), j’ai laissé 100 « agents infectieux»  (autrement dit des éléments susceptibles de faire un foyer) marcher de manière aléatoire sur un espace (on voit l’épidémie « de haut» ) pendant 48 pas. A chaque pas, on change ses coordonnée x et y en suivant une loi normale centrée, et dont l’écart type détermine la vitesse de déplacement. En bref, chaque « pas»  correspond à une heure, et une unité sur ma grille correspond à un kilomètre (grosso modo). J’ai pris trois populations de 100 agents, la verte dispersant peu, la bleue dispersant moyennement, et la rose dispersant beaucoup. Vous pouvez voir le résultat « spatial»  dans le cadre de gauche (les cercles sont à resp. 25, 50, et 100 kilomètres du premier foyer), et la distribution des distances entre foyers dans les cadres de droite. Sans surprise, avec des déplacement rapides, on atteint aisément une distance de 200 kilomètres en 48 heures (et rapide ici veut dire environ 5 km/heure, soit moins que la vitesse de marche d’un adulte).

Bref, on peut facilement expliquer comment deux épidémies débutent à quelques centaines de kilomètres de distance dans la même semaine (et avec la même souche de pathogène, aussi).

Sans compter que dans le cas du VIH, on a un temps de latence (asymptomatique mais infectieux) beaucoup plus long que dans le cas d’Ebola, et que les transports aériens associés à la mentalité différente en matière de safe sex dans les premières années de l’épidémie (on remerciera Benoît XVI pour nous faire voyager dans le temps…) expliquent facilement la simultanéité…

Les manips

Maintenant les manips. J’ai bien sûr contacté l’auteur pour demander les protocoles détaillés, et si possible les données. Sans succès, comme vous vous l’imaginez. Très franchement, je me demande ce qu’il a obtenu. J’ai fait la même manip’ sur mon modèle préféré (bactérie-phage) il y a quelques temps (et pour tout vous dire, je l’ai fait une bonne grosse dizaine de fois), et je n’ai pas une fois observé un changement dans la réaction des hôtes aux virus. Et je suis sûr d’avoir utilisé les mêmes ancêtres, avec les mêmes protocoles. Apparemment la mécanique quantique ne s’appliquait pas dans mon cas. Bref, j’ignore ce qui a merdé, mais il y a probablement un biais expérimental. Et si c’est facile de sortir de données de tout orifice naturel de votre choix et de clamer ensuite qu’on va changer la face de la science, il semble apparemment plus difficile de les rendre publiques.

Les accointances avec une actuelle Nobel

Ce qui m’a le plus étonné, finalement, c’est l’argument d’autorité. Non que ce soit quelque chose de surprenant chez les crackpots (son mail était tellement mignon, on sentait que Galilée n’était pas loin!), mais quand même, en matière de virologie, F. Barré-Sinoussi sait plutôt de quoi elle parle.

D’où ma question : a t-elle directement approuvé ces travaux? Réponse de l’auteur : non pas directement, de toute façon elle n’a pas les compétences pour le faire, elle n’en saisit pas bien la portée. M’est avis qu’il a squatté une paillasse à Pasteur, fait sa manip en douce, et que personne ne s’en est rendu compte. C’est comme si je disais que mes résultats de stage avaient été approuvés par un membre de l’Académie des sciences; il était deux bureaux plus loin, mais il n’a pas vu les résultats avant qu’on les présente en conférence…

Pour finir…

Il y a un danger inhérent à ce type de textes. Celui de faire croire aux personnes atteintes par le VIH qu’on peut les soigner, mais que la science « du paradigme»  refuse de changer pour accepter la nouvelle théorie qui le permettrait. Aucune découverte n’émergera probablement jamais de ce type de délires, qui flottent entre une interprétation floue des théories évolutives (qu’il propose de réécrire), de la physique quantique, et de bien des choses encore.

Finalement, ça me renforce dans l’idée qu’il faut enseigner dès le plus jeune âge (le lycée me semble indiqué) comment reconnaître une science d’une pseudo-science, et ce qui peut être vrai de ce qui est sans doute faux, et mais surtout qu’il est nécessaire de diffuser de l’information scientifique de fond, pour qu’un jour tout le monde puisse se rendre compte que rien ne tient dans ce genre de « théories»  fumeuses.

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Je suis de nouveau dans le top 20 des blogs de sciences chez Wikio. Ego 1, moi 0.

J’ai envoyé un abstract pour le Petit pois déridé, ce qui porte a 4 mon total de conférences sur les mois d’été (j’ai fini par abandonner Boston). Je serais donc à Rennes mi juillet pour la R Users conference, à Turin fin août pour l’ESEB, à Grenoble quelques jours plus tard pour le PPD, et à Roscoff fin septembre pour la conférence Jacques Monod sur l’évolution virale. Pour le moment, un oral et un poster, j’attend les autres réponses. J’ai quelques scrupules quant à la ressemblance entre certains des abstracts soumis, mais il faut bien faire du volume et se montrer… Bof, je ferais un coup des courbes, un coup des images 3D…

Vous avez toujours voulu savoir quels étaient les 100 journaux les plus influents des 100 dernières années : voilà! Point positif, tous mes papiers en soumission / sous presse le sont dans des journaux de cette liste. Ouf, bien joué, merci les senior authors.

Sinon : pas le temps de bloguer en ce moment. J’ai un comité de thèse à préparer, et des manips à finir!

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Chers étudiant-e-s,

Il n’est plus très loin de trois heures du matin. Bientôt l’aube va se lever sur un enseignant fatigué, l’oeil cerné, le cheveux rebelle, avec un tas de copies encore en souffrance sur son bureau (parce que ses chères bactéries requéraient sa présence dans les murs du laboratoire pour cause d’insomnie, si fréquente chez les procaryotes). Et quoique cet enseignant vous remercie d’avoir rendu les copies dans les temps, et d’avoir au moins marqué votre nom et le numéro de l’UE, il tient a partager certaines impressions avec vous.

Je sais que vous êtes de jeunes mais néanmoins brillantes personnes. En vertu de quoi, je ne suis pas impressionné, ni même favorablement surpris (non, pas le moins du monde) quand vous m’expliquez pour la troisième fois consécutive la différence entre un test paramétrique et non paramétrique. J’ai lu Sokal et Rohlf à l’époque ou j’occupais votre côté du bureau, et ces subtilités n’en sont plus pour moi. Autant j’apprécie votre sens du détail quand vous me parlez de « tests sur les rangs»  la première fois, autant au bout de la troisième fois, j’ai envie de vous faire recopier la définition 3000 fois, afin que vous vérifiez si on comprend significativement mieux avec la répétition…

Sachez cependant que j’apprécie que vous ayez trouvé que, sous mes apparences de scientifique pur et dur, se cache aussi un embryon de culture littéraire. Aussi, je suppose, vous êtes vous imaginé que je saurais m’y retrouver au milieu de dialectes que vous semblez inventer dans le seul but de me distraire. Mais non, je ne goûte pas votre déconstructivisme, et je frémis toujours de la même horreur devant le sort de ces pauvres échantillons qui ont étaient obtenus. Non que je sois infaillible, mais… sachons rester modérés en toutes choses…

Vous aurez aussi, je suppose, reconnu mes capacités de recherche d’information. Vous vous êtes sans doute dit que je saurais sans problème retrouver le résultat important au milieu d’une page de calculs, écrits sans interligne, et dans l’écriture la plus serrée qu’on puisse imaginer. Une calligraphie d’une telle qualité qu’assurément la balafre immonde d’un stabylo jaune, ou pire encore, l’estafilade d’un discret souligné rouge eût durablement heurté ma sensibilité esthétique. Je vous remercie de m’épargner.

J’apprécie, enfin, que vous me laissiez autant de liberté dans l’interprétation de vos données. Vous m’avez découvert, je suis un data-addict qui frémit en sachant l’heure des résultats approcher. Je vous remercie de m’indiquer que vous rejetez H0, sans aller plus avant dans les conclusions. Aux quelques téméraires qui auraient jugé nécessaire de gâcher mon bon plaisir en ajoutant qu’ils acceptaient de même H1, ce paragraphe n’est pas destiné. Je suis heureux que vous ayez compris qu’on n’attend de vous que des données brutes, et absolument pas une conclusion biologique sur les dites données.

Sur ce, je me permet d’interrompre ma longue séance de louanges à votre égard. C’est que mon n+unième (avec n grand) café de la nuit m’appelle…

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La question du temps, même si ce n’est pas trivial à première vue, est centrale en biologie, et particulièrement en évolution. Le grand Slobodkin, en 1961, a différencié le temps écologique (une dizaine de générations) et le temps évolutif (une centaine de générations). Dans la plupart des cas observables à l’observation directe (les grosses bêtes), c’est vrai. Mais que se passe t-il quand les deux temps se rapprochent?

Si les temps écologiques et évolutifs sont découplés, on s’attend à ce que les processus écologiques soient parfaitement prédictibles, et que l’évolution n’agisse pas tellement : les systèmes peuvent atteindre un équilibre sans trop de difficultés. Ce qui fait la différence entre temps écologique et temps évolutif, c’est la différence qui existe entre le temps d’une interaction et le temps d’une génération. Si vous vous reproduisez une fois tous les dix ans, et interagissez toutes les 20 minutes, votre écologie, au moment de l’observation, est peu dépendante des phénomènes évolutifs. Si, en revanche, vous interagissez toutes les 20 minutes, et avez un temps de génération de 40 minutes, les deux temps convergent.

C’est tout à fait le cas des bactéries et de leurs virus (ou autres prédateurs à temps de génération court). Qu’est-ce que l’évolution rapide va faire sur les systèmes?

Considérons le système le plus simple qu’on puisse imaginer : un système proie-prédateur obéissant aux équations de Lotka-Voltera (ou p est le nombre de proies et P le nombre de prédateurs – intégré avec la méthode de Runge-Kutta quatrième ordre, code R dispo pour ceux qui veulent) :

dp/dt = p * ( a – bP ) dP/dt = -P * ( g – dp )

Si on simule ce système avec des paramètres classiques (0.2 pour tous les paramètres, p = 1, P = 0.9), on observe des oscillations classiques :

Si on ajoute des mutations (sur les paramètres a, b, g, et d) à une fréquence faible, la dynamique n’est pas nécessairement très différente :

On voit qu’une autre dynamique se superpose (les extrema locaux ne sont pas identiques d’une oscillation à l’autre), mais rien de déstabilisant. Si maintenant on augmente un peu la fréquence de mutation (vous aurez compris que c’est mon proxy pour la vitesse évolutive), on voit une toute autre dynamique se mettre en place :

On déplace la valeur autour de laquelle on oscille, et la fréquence des oscillations varie un peu (faites moi confiance, j’ai vérifié). On entre dans une situation de feedback : l’évolution va « nourrir»  l’écologie, en modifiant les dynamiques temporelles.

Si enfin on considère que les mutations sont quasi permanentes, on finit par déstabiliser complètement le système :

Ce qui détermine la dynamique temporelle des espèces n’est plus uniquement leur écologie, mais aussi la vitesse à laquelle elles évoluent.

On peut reprocher à mon modèle de considérer que toute la population mute en même temps (pas de spéciation, pas de branching). J’avais fait le test en n’autorisant que les souches meilleures que leurs ancêtres à envahir, et on observe évidemment les même patterns.

Bref, vous l’aurez compris, ce billet voulait seulement vous rappeler que je n’ai pas oublié que ce blog existe, et en passant vous faire prendre connaissance d’une partie de mes intérêts du moment…

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