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Contre-exemple d’information scientifique

Tom Roud — Fri, 12 Mar 2010 03:17:31 +0000

On va encore me dire que je râle tout le temps, mais à l’heure où l’on s’interroge sur la communication scientifique et à la place de la science dans les media, j’ai un peu tiqué devant cette histoire :

C’est le TimesOnLine qui reprend l’information. Selon Emily Pritchards, étudiante de 26 ans au sein du service de génétique humaine du Western General Hospital d’Edinburgh, on pourrait expliquer le nombre étonnant de roux en Écosse par l’équation suivante :

Prédisposition génétique + temps de chien = roux en pagaille.

C’est peut-être vrai, mais l’article en question d’Emily Pritchards n’a été publié que dans le magazine pour l’université d’Edinbourg. C’est un peu léger comme référence scientifique. Ce n’est pas non plus comme s’il n’y avait pas plein de VRAIS papiers scientifiques corrélant le temps qu’il fait au teint (via la production de la vitamine D) voire même à la tolérance au lactose ou à la taille des moutons.
Je ne sais pas si on peut généraliser, mais l’impression est un peu caricaturale, comme si lorsqu’il s’agit de parler de science, certains mauvais réflexes réapparaissent où les journalistes :

envisagent la science par le minuscule bout de la lorgnette saupoudré de cliché (les roux, le temps en Ecosse)
se fichent complètement de savoir si le résultat est vraiment scientifiquement démontré, tant que ce n’est qu’une “hypothèse” rigolote
se fichent complètement de savoir si d’autres vrais résultats du même genre existent déjà (et ce n’est pas comme si les histoires de vitamine D, de tolérance au lactose et de couleur de peau n’étaient pas naturellement funky, on peut même saupoudrer de roux et de Néandertal si besoin)
se fichent complètement du niveau ou de la pertinence scientifique de leurs sources
se plagient les uns les autres

Bref, on a le sentiment que la science n’est pas traitée de façon très sérieuse – et je ne suis pas loin de penser que c’est parce qu’elle est naturellement trop sérieuse et que prendre ce contre-pied est le seul moyen de ne pas barber le lecteur.
Cela explique probablement certaines confusions qui règnent sur la science en général comme dans les polémiques médiatiques sur le réchauffement climatique par exemple.

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L’économie a besoin d’une révolution scientifique Ce n’est pas moi qui le dis, mais Jean-Philippe Bouchaud dans un essai publié fin Octobre dans Nature qui m’avait jusqu’alors échappé. J’avais déjà parlé de Jean-Philippe Bouchaud, dans un des billets les plus commentés de ce blog. Bouchaud est l’un des grands physiciens français actuels (médaille d’argent du CNRS en 1995, enseignant à l’X …), [...]...

La science a un sérieux problème de relations publiques

Tom Roud — Sat, 06 Mar 2010 19:44:32 +0000

Ce n’est pas moi qui le dis mais David Wescott dans un très bon billet.

On a déjà évoqué les nombreuses “controverses” sur ce blog depuis le réchauffement climatique jusqu’au mouvement anti-vaccin aux Etats-Unis. Wescott constate amèrement que malgré tous les efforts, la science recule systématiquement dans ces débats. Pire, même lorsqu’un papier utilisé comme argument scientifique par les “sceptiques” est rétracté, le mal est fait : voir par exemple l’histoire du fameux papier corrélant l’autisme à la vaccination.

Plus inquiétant, les mouvements “sceptiques” ou “dénialistes” convergent et surfent sur les succès des uns et des autres : ainsi les créationnistes ont-ils embrassé la cause de la contestation du réchauffement climatique, avec des arguments qui laissent rêveur :

it is hubris to think that human beings could disrupt something that God created.

Quelle hubris de penser que les humains pourraient détruire une création Divine !

Intéressant aveuglement 65 ans après Hiroshima.

Dave Wescott identifie une cause :

Science has a serious PR problem, and it’s this: Critics of science are searching people out and talking with them in the simplest terms possible. Scientists and “science writers,” if they talk at all, are basically talking with each other.

La science a un problème de relation publique, et la voici : les critiques de la science vont prendre les gens par la main, et leur parlent avec les arguments les plus simples possibles. Les scientifiques et les “vulgarisateurs”, s’ils parlent, ne font que se parler entre eux.

Constat malheureusement vrai.

Comment lutter ?

La blogosphère est certainement une solution, mais Wescott a raison de souligner que bien souvent, les blogueurs sont beaucoup trop violents dans leur ton face aux critiques, allant parfois jusqu’à l’insulte pure et simple. Wescott pense que la seule solution est de rendre la science présente et surtout pertinente dans la vie de tous les jours. Bref, il faut que les scientifiques montrent qu’ils sont importants, fassent connaître la science, voire invitent tout un chacun à participer à de la vraie science (et je découvre à cette occasion l’opération “Science for Citizens“).

Je pense que le diagnostic est en partie juste : le problème essentiel est que les gens n’ont aucune idée de ce que c’est la science et de la façon dont elle fonctionne. Rappelons par exemple que la variable la plus corrélée au rejet de l’évolution n’est pas la foi religieuse mais un manque de confiance dans la science en général. Les polémiques récentes sur la publication des data brutes sur le climat se calmeraient d’elles-mêmes si les gens avaient une vague idée de ce signifie vraiment la collecte et le traitement de données (qui sont rarement brutes, même les appareils de mesure utilisent des modèles physiques).

Mais il ne faut pas non plus minimiser le fait que la science dérange souvent. Elle est affirmative et autoritaire, et ne nous caresse pas dans le sens du poil . Le fort mouvement climato-sceptique actuel est ainsi très probablement corrélé au fait que nous réalisons doucement que la lutte contre le réchauffement climatique va induire de sérieux changements de comportement, ce que certains n’acceptent pas . C’est d’ailleurs pour cela que les critiques de la science climatique s’accompagnent mécaniquement d’attaques contre la “stupidité” des écologistes politiques (ce qui permet d’occulter les discours des scientifiques) [1]. De la même façon, de nombreux créationnistes rejettent la science parce qu’ils pensent qu’elle menace la morale ou leur mode de vie.

Nous-mêmes scientifiques avons parfois une image trop idéalisée de la science, presque rousseauiste, comme si l’énoncé de la vérité scientifique était naturellement bon et convaincant en soi. Or la science est violente, ainsi la science a -t-elle déjà infligé des blessures narcissiques terribles à l’homme comme l’explique très bien dvanw, le privant de son statut de roi de la création au libre-arbitre absolu et au pouvoir infini sur la nature.

Je ne pense donc pas qu’on puisse se contenter d’expliquer ou de faire de la science “bonne en soi”, il faut être un peu plus proactif. Tout en évitant de basculer trop souvent dans la moquerie ou l’insulte, je suis convaincu qu’il faut répondre aux critiques et être présent là où les sceptiques avancent leurs pions. Trois fronts me semblent importants :

D’abord, l’école. Les programmes scientifiques sont devenus un enjeu . Et pas qu’aux Etats-Unis : rappelons en France que l’évolution a disparu des programmes du primaire, mais dans le même mouvement ont aussi (implicitement) disparu des notions de physique non intuitives comme l’héliocentrisme. Autrement dit, les programmes de science sont en train de se vider précisément des deux premières blessures narcissiques infligées à l’homme par la science dont je parlais plus haut. On n’apprend plus à l’école que la Terre n’est pas le centre de l’univers, on n’apprend plus non plus que l’homme n’a pas de place particulière dans le royaume du vivant. Notons d’ailleurs que les climato-sceptiques commencent d’ailleurs doucement à se pencher sur les programmes scolaires.
Ensuite les media généralistes, mais j’ai déjà rédigé un billet là-dessus, et je ne sais toujours pas quelle est la meilleure stratégie même si je crois qu’il faut désormais entrer un peu plus dans les détails, notamment sur l’effet de serre (voir plus bas).
Enfin, Internet. Une chose qui m’a frappé ces derniers jours est l’importance de la reprise dans les argumentaires des climato-sceptiques français du site pensee-unique.fr , espèce de contrepoint à RealClimate.org (qui prêche encore une fois les convertis). Un exemple en particulier : le mème actuel est de contester purement et simplement l’existence de l’effet de serre sur la base d’un papier de deux physiciens allemands publiés sur l’arXiv et dans une obscure revue. Ce qui est tout à fait frappant (pour le physicien) est de voir à quel point ce papier est mauvais sur tous les plans : mal écrit, loupant sa cible (le papier passe son temps à expliquer que ce qui se passe dans une serre ne se passe pas tel quel en climatologie, ce qui est parfaitement connu), avec des raisonnements boiteux et des préconisations pour la science du climat un peu délirantes scientifiquement, du genre :

Therefore it would conceptually be necessary to go into the microscopic regime, which is described by non-equilibrium multi-species quantum electrodynamics of particles incorporating bound states with internal degrees of freedom

Pourquoi un papier de ce genre a-t-il autant de crédit auprès de la sphère sceptique ? Est-ce à cause du mauvais emploi du terme “effet de serre” par les scientifiques mêmes ? Comment lutter contre un argumentaire faux de ce genre ? La discussion sur l’effet de serre me paraît être un cas important à traiter puisque c’est le mécanisme de base des modèles prédisant le réchauffement climatique.

[1] De ce point de vue, la prix Nobel de la Paix 2007 n’a d’ailleurs pas aidé à distinguer le militantisme politique du fond scientifique.

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Le Ponzi de la recherche US

Tom Roud — Tue, 02 Mar 2010 18:48:45 +0000

Via John Hawks, un article très intéressant sur la “crise” des vocations scientifiques aux Etats-Unis.

L’article lui-même est volontairement un peu brouillon et assez long, mais est à mon avis très juste. Il est particulièrement intéressant de constater que les mêmes problèmes se posent en France par exemple.

Selon l’article, le gros problème n’est pas qu’il manque de scientifiques, mais qu’il manque de perspectives réelles de carrière pour les scientifiques :

The great lack in the American scientific labor market, he and other observers argue, is not top-flight technical talent but attractive career opportunities for the approximately 30,000 scientists and engineers—about 18,000 of them American citizens—who earn PhDs in the U.S. each year.

“People should have a reasonable expectation of being able to practice their science if they’re encouraged to become scientists,” says labor economist Michael Teitelbaum of the Alfred P. Sloan Foundation “It shouldn’t be a guarantee, but they ought to have a reasonable prospect.”

Et force est de constater que les politiques ne réalisent absolument pas le problème, focalisés sur l’idée qu’il manque de gens en science en général :

Despite these realities, the existence of a technical talent dearth is nonetheless almost “universally accepted” in political circles, where it plays an important role in shaping national policy on science funding, education and immigration, says Ron Hira, assistant professor of public policy at Rochester Institute of Technology. “Almost no one in Washington” recognizes the “glut” of scientists, nor the damage that lack or opportunity is doing to the incentives that formerly attracted many of America’s most gifted young people to seek scientific and engineering careers, he says.

En attendant une réponse politique, comme les carrières ne sont plus attractives, on fait appel … à la main d’oeuvre étrangère (nous quoi).

In addition, numerous professors anecdotally report that more and more of their best undergraduates shy away from science graduate programs in favor of fields with more certain returns. The foreign-born segment of the nation’s scientific labor force has meanwhile grown rapidly, especially among postdocs. The total number of postdocs in U.S. labs is unknown, but it may be as high as 90,000, according to Indicators. At least half of them, experts agree, are non-citizens. This tangle of trends, many observers argue, reflects a labor market gone seriously awry.

Quelles seraient les causes de ces problèmes ? Un mode de financement et de recherche pyramidal reposant sur la multiplication du staff non permanent (étudiants et post-doc) :

Through decisions made haphazardly 60 years ago, “we chose as a country to staff our labs primarily with graduate students and postdocs and a few non-tenured staff people, while other countries have permanent ways of staffing their labs,” often with PhD staff scientists in career positions, says Georgia State University economist Paula Stephan, an authority on the academic labor force. Under some of those other systems, research institutions employ many scientists as long-term, career staff members who have professional-level salaries and clear career paths potentially leading to greater responsibility and leadership.

Le système est certes quantitativement performant, mais au-delà de ses défauts, aboutit à des absurdités scientifiques détaillées dans l’article. J’aime bien celle-là :

As a result, the average age at which the minority of young scientists who do actually land faculty jobs get to launch independent research careers by winning their first competitive grant has risen to 42. At that age, scientists of previous generations, such as Albert Einstein, Marshall Nirenberg and Thomas Cech, were winning their Nobel Prizes for work done in their twenties.

Certaines solutions sont actuellement expérimentées : des structures avec plus de chercheurs permanents et moins d’étudiants.

Gerbi, Stephan and others believe that the U.S. needs to establish “non-replicating” research organizations with many fewer temporary student and trainee lab workers and many more permanent career staff scientists. Such prominent institutions as the Max Planck Institute in Germany, where Gerbi worked, and the Howard Hughes Medical Institution’s new Janelia Farms Research Campus in Ashburn, Virginia, follow versions of this model.

Bref, à l’heure où la France va vers un système de plus en plus américanisé, certains aux US se demandent s’ils ne devraient pas adopter le système français !

Evidemment, on sait tous très bien que le problème reste entier en France, fondamentalement pour les mêmes raisons (le manque d’attractivité des carrières dans la science en général à niveau de formation égal) et qu’on observe en fait d’autres effets pervers (notamment au niveau du financement). Je ne sais pas quelle est la solution, mais deux choses sont sûrs :

le système actuel de recherche pyramidale ne pourra effectivement pas fonctionner si les carrières hors recherche ne sont pas plus attractives (rappelons qu’il s’agit ici d’un constat américain)
pour la trouver il faudra beaucoup de réflexions et de constats de ce genre. On peut toujours rêver d’un Ministre de la Recherche s’y livrant en France mais se prendre une déculottée aux élections régionales, c’est tellement plus important …

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L’O2 contre la gueule de bois

Tom Roud — Tue, 02 Mar 2010 02:14:59 +0000

(via io9) Intéressante découverte : l’alcool “oxygéné” vous laisse frais et dispos les lendemains de cuites .

The drinks with the added oxygen content sobered people up 20-30 minutes faster, under the influence of the rather potent alcohol they used for the trials. 20% alcohol is around the strength of fortified wine, soju, or a very strong mixed drink, so while shaving a half hour off your drunken tomfoolery might not seem a great deal, when you’re trying to fall asleep at night and combating the spins, you’ll appreciate it.

L’effet semble être cumulatif : plus vous absorbez d’oxygène, plus vite vous vous remettez des effets de l’alcool pendant votre nuit avinée.
La raison est physiologique semble-t-il : pour digérer l’alcool (l’éthanol), votre foie doit l’oxyder pour le transformer en CO2 et en eau. Cette oxydation se fait via une enzyme qui a besoin d’O2 pour fonctionner ; en ajoutant de l’O2 directement dans la boisson alcoolisée, le procédé est accéléré. Cela dit, l’effet n’est pas énorme : la digestion est accélérée de l’ordre de 10%, mais bon, l’article affirme que les gueules de bois sont aussi moins sévères lorsqu’on se soûle à cet alcool enrichi en O2.

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L’avenir de la publication scientifique : la diapo Powerpoint

Tom Roud — Thu, 25 Feb 2010 01:40:25 +0000

Je me suis vendu à la revue scientifique Nature. En échange d’un abonnement de 6 mois gratuit à la revue, j’ai en effet accepté une tâche des plus ingrates : participer à un panel de lecteurs de la revue, qui consiste à répondre périodiquement à des enquêtes sur sa forme et son contenu [1]. Mais on en apprend parfois de belles dans ces enquêtes : notamment les futurs projets éditoriaux de la revue.

Manifestement, donc, Nature prépare une nouvelle formule et sondait dans sa dernière enquête ses lecteurs fidèles (moi inclus). Nature nous proposait de nous prononcer notamment sur les alternatives suivantes :

une formule toute online
une formule online avec une formule papier contenant uniquement les abstracts d’articles scientifiques + les articles connexes (éditoriaux, news, journal clubs, etc…)
une formule mixte appelée “two-page added value”.

Décrivons cette dernière formule qui semble être l’objectif réel de Nature qui proposait une maquette de la future revue (j’ai manqué d’à propos et n’ai pas eu le réflexe de faire une capture d’écran pour vous montrer).

On peut rapprocher cette formule de cette d’une autre revue du groupe : Molecular Systems Biology (MSB), la revue de biologie intégrative de Nature ainsi que des innovations de Plos. Si vous souhaitez publier dans MSB ou dans Plos, vous devez fournir un résumé, un synopsis, retraçant les grandes lignes et les grands résultats de votre article notamment pour un public moins spécialiste.

La formule “two-page added value” pousse cette logique à l’extrême. La revue papier ne contiendrait en effet que deux pages standardisées par article, l’article complet étant disponible sur le site de la revue. Ces deux pages contiendraient les éléments les plus saillants de l’article : figures principales, listes à “puces” avec les résultats marquants, résumé pour les journalistes, principales références (!). Autrement dit, ce que Nature considère être la sève de la sève de l’article.

On sent bien là le prolongement d’une tendance de plus en plus fréquente dans les “grosses” revues scientifiques. Imprimer un gros article plein de texte compliqué et/ou de formules, c’est chiant, et c’est cher, alors que la plupart des gens ne lisent de toutes façons que quelques articles scientifiques par revue. Condensons donc au maximum; le chercheur sera heureux de lire ces deux pages d’autant plus rapidement qu’il n’a pas de temps à perdre pour rédiger ses grants. Le principe roi devient la communication plus que la science : communication des scientifiques à leurs pairs (avec de bons gros mots flashy ) mais communication aussi vers la société plus généralement (d’où la synthèse des résultats comme dans une diapo Powerpoint).

On pourrait se réjouir d’un allègement des revues et d’une meilleure organisation. Sauf que :
- le prix de la revue ne diminuera évidemment pas : pour compenser, Nature proposera manifestement dans son futur abonnement des packages obligatoires (sur lesquels j’ai été interrogés dans l’enquête), comme un abonnement à une autre revue du Nature Publishing Group ou à Scientific American.
- les scientifiques seront évidemment responsables du nouveau travail éditorial. A se demander d’ailleurs parfois pourquoi on paie des abonnements (voire la possibilité de publier) à prix d’or …
- surtout, on continue sur une très mauvaise pente. On est déjà au stade où les articles sont des communications rapides relativement imprécises et où tout le contenu technique est passé en Supplément. Nature s’apprête donc à rajouter une autre couche : les deux pages de comm’ en plus de l’article (j’imagine que le Supplément restera). On pourrait penser que cela ne constitue que des problèmes de forme, mais cela pose en réalité de vrais problèmes scientifiques : la qualité des articles baisse car les détails cruciaux sont enterrés en Supplément et les referees n’ont ni le temps, ni l’énergie, ni d’ailleurs parfois la possibilité réelle de creuser dans des Suppléments d’articles de 80 pages. Dans ma discipline, de ce fait, il y a un gros problème : il est parfois impossible de reproduire le modèle mathématique détaillé uniquement en Supplément (les maths n’ont pas de place dans les vrais articles, pas assez porteurs au niveau comm’).

Le plus incroyable est que Nature a l’air d’assumer totalement cette nouvelle politique très tournée comm. Dans un edito récent , Nature reconnaissait benoîtement qu’ils prenaient la liberté de s’asseoir allègrement sur l’avis des referees s’ils estimaient qu’une contribution scientifique était d’importance. Notion bien floue [2], d’autant que l’estimation de l’importance de la contribution repose entièrement sur l’avis des éditeurs de Nature, qui, même si, je cite, “passent plusieurs semaines par an dans les conférences scientifiques et les labos et lisent constamment la littérature” (!), n’ont pas nécessairement l’envergure scientifique pour juger correctement de la qualité d’un papier (au contraire d’une revue comme PNAS par exemple où les éditeurs sont les académiciens reconnus). C’est particulièrement problématique quand on lie interdisciplinaire et volonté de communication : pour parler de ce que je connais, certains papiers de “systems biology” bien affirmatifs et bien ambitieux publiés par Nature dans le passé sont notoirement insuffisants voire carrément faux. Une tendance qui ne peut que se prolonger voire s’amplifier compte-tenu des projets de Nature, au risque de créer encore plus de confusion…

[1] Rassurez-vous, ma participation reste gracieuse : si Nature n’est pas satisfait, ils ne me renouvelleront pas mon abonnement gratuit …
[2] en ces temps de buzz et de concurrence acharnée entre revues, l’importance pour Nature est-elle synonyme d’importance scientifique ?

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Pourri de chordé

Tom Roud — Tue, 16 Feb 2010 00:41:00 +0000

La taphonomie (du grec “taphos”, enfouissement, et “nomos”, loi) est la discipline de la paléontologie qui étudie tous les processus qui interviennent après la mort d’un organisme jusqu’à sa fossilisation ainsi que la formation des gisements fossiles. (selon wikipedia)

Bref, la taphonomie, c’est la science de la décomposition du vivant, du retour à la poussière. Et un papier tout à fait amusant paru récemment dans Nature m’a permis de découvrir cette discipline et les controverses (semble-t-il houleuses) associées. Délectons nous donc d’une bonne polémique scientifique à petit goût de pourri.

Notre histoire commence semble-t-il en 2009. Mark Purnell et Philip Donoghue signent une revue dans Bioessays dans laquelle ils tapent (un peu) sur les doigts de leurs collègues paléontologues. Le motif ? La trop grande liberté d’interprétation des fossiles.

Par définition, un fossile est en effet une créature décomposée (ci-contre, pourrissement d’Amphioxus). On peut donc s’attendre à ce que certains tissus (notamment les tissus les plus mous) ne soient jamais très bien conservés, voire carrément absents d’un cadavre fossilisé. Or absence de preuve d’un organe n’est pas preuve de l’absence de cet organe : ce n’est pas parce qu’on ne voit pas un cerveau ou un coeur que l’animal en question en était dépourvu. Durnell et Donoghue reprochent en fait à certains de leurs collègues paléontologues d’extrapoler certains résultats, faisant mine d’oublier qu’on peut donc être gravement induit en erreur par certains fossiles qui auraient “perdu” certaines parties cruciales récemment évoluées.

Durnell himself, dans un article de Nature paru en ligne il y a deux semaines, persiste et signe donc en mettant en évidence le problème de façon spectaculaire et cruciale.
La figure ci-dessous (Figure 1 du papier) illustre le protocole de ce papier : il s’agit d’une étude expérimentale et quantitative de la vitesse du pourrissement de deux animaux, cousins de nous autres vertébrés supérieurs. L’arbre en haut (panneau a) est un arbre phylogénétique indiquant d’une étoile la position dans l’arbre des animaux pourris dans l’étude.

Positionné sur la branche violette gauche de l’arbre, dessiné sur en haut du panneau b, le fameux amphioxus, du groupe de céphalocordés (Taupo en avait fait l’un des héros de son quizz des créatures dégueus et bizarres), qui ressemble de loin à un poisson mais manque en réalité de tout ce qui fait le charme des vertébrés : ni coeur, ni cerveau, ni nageoires médianes (entre autres).
Plus à droite de l’arbre, un vrai vertébré, branche bleu ciel, ammocoete, dessiné en bas du panneau b avec une batterie d’organes plus familiers évolués dans notre branche du vivant, du foie au crâne…

Amphioxus comme ammocoete (tous comme nous autres humains) sont des chordés : leur embryon est doté d’une notochorde, cette structure dorsale rigide et flexible, définissant le plan global d’organisation de leur corps (qui devient chez nous autres la colonne vertébrale au cours du développement). Les traits typiques des chordés sont indiqués par un C sur les deux schémas du panneau b. Vous noterez qu’ ammocoete a d’autres traits typiques : ceux des vertébrés, indiqués par un V. La lignée d’Amphioxus s’est séparée de la nôtre bien avant l’évolution des vertébrés : c’est pour ça qu’il n’est pas doté de leurs traits caractéristiques, et qu’on pense que la structure de son corps est plus proche de celle de l’ancêtre commun des chordés.

Maintenant que se passe-t-il lorsque l’on fait pourrir ces deux animaux ? Les différents organes ne disparaissent pas aléatoirement, au contraire (et c’est fâcheux) les traits les plus “modernes”, ceux ayant évolué le plus récemment, ceux indiqués par un “V”, disparaissent en premier. A la fin des fins, lorsque tout est décomposé, ne restent que des traits très primitifs. D’un point de vue pratique, un animal qui se décompose a donc l’air de “remonter” le temps pour ressembler à son ancêtre : pour plagier une maxime célèbre de biologie, la taphonomie récapitule la phylogénie.

Imaginez donc maintenant que vous trouviez un fossile d’un animal ne présentant que des traits primitifs. A la lumière de ces résultats, comment être sûr qu’il était vraiment primitif, et pas un animal plus évolué ayant perdu des traits modernes par décomposition ? Ou, comme le dit Donhogue à Nature News:

Voilà un résultat qui va certainement ennuyer pas mal de paléontologistes qui ont interprété certains fossiles de façon plutôt légère. Un certain nombre de fossiles que nous pensions être des vertébrés primitifs sont juste bons à mettre à la poubelle et ne nous disent rien sur l’évolution des traits des vertébrés.

Ouéé, du sang, de la sueur, des larmes, du pourri, voilà une VRAIE controverse scientifique comme on les aime, ça nous change un peu des créationnistes et des climato-sceptiques …

Références

L’article de Nature News dont est tiré la première photo
Sansom, R. S., Gabbott, S. E. & Purnell, M. A. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08745 (2010).
Donoghue, P. C. & Purnell, M. A. BioEssays 31, 178-189 (2009). | Article | PubMed

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Des vortex de ma fille à l’asymétrie miroir

Tom Roud — Sun, 07 Feb 2010 15:26:04 +0000

La photo ci-dessous illustre une particularité amusante de ma fille : l’implantation de ses cheveux est à peu près symétrique.

On peut constater la présence de deux “vortex” (ou tourbillons) de cheveux, se rencontrant au sommet de son crâne pour former une petite crête de cheveux très mimi.

Ma fille est une exception : comme je le disais dans ce billet déjà ancien , la plupart des gens n’ont qu’une seule spirale de cheveux au sommet du crâne, et environ 90% des gens ont une implantation dans le sens des aiguilles d’une montre. Cependant, il se trouve aussi qu’il y a corrélation entre l’orientation de la spirale et la latéralité : chez les gauchers, la proportion de spirales dans le sens des aiguilles d’une montre tombe à 56%. Cela signifie-t-il que ma fille sera ambidextre ? En tous cas, elle se sert beaucoup de sa main gauche.

Tout cela pose la question de la symétrie et de l’asymétrie entre les parties gauches et droites du corps. Problème biologique fascinant : membres et aspects extérieurs sont à peu près symétriques, alors que les organes internes sont asymétriques. Comment tout cela se met-il en place au cours du développement ?

Si la question la plus mystérieuse à mon sens reste celle de la symétrie du corps (notamment comment elle est maintenue au cours du développement), beaucoup de travaux se sont penchés sur les mécanismes derrière l’asymétrie interne. La brisure de symétrie gauche-droite est très précoce au cours du développement. L’une des premières manifesations claires est l’expression de gènes spécifiques au côté gauche, tels que le bien nommé gène Lefty, ou encore Nodal dont on voit l’expression ci-dessous sur plusieurs embryons de différents animaux (image tirée de pharyngula)

Si les choses ne sont pas encore très claires, il semble néanmoins que les mécanismes de mise en place de cette asymétrie gauche-droite soient essentiellement physiques. Une première hypothèse pour la stabilisation du système Lefty Nodal, serait un mécanisme de réaction-diffusion, type mécanisme de Turing [Solnica-Krezel, 2003]. Mécanisme simple en théorie probablement utilisé par l’évolution plusieurs fois dans des formations de motifs biologiques tout à fait différents [1].

Cependant, si un tel mécanisme explique l’émergence et le maintien durable de cette asymétrie (au niveau des expressions génétiques), il n’explique pas comment l’orientation interne est toujours plus ou moins la même d’un individu à l’autre – ainsi avons-nous quasiment tous notre coeur à gauche.
Cette brisure de symétrie primordiale est elle aussi définie lors du développement, et deux mécanismes physiques possibles ont été décrits :
- la mise en place précoce d’une circulation asymétrique de fluide dans l’embryon. Par exemple, chez le poisson-zèbre, on a pu observer et étudier un tourbillon de fluide dans une petite vésicule appelée vésicule de Kupffer. C’est le sens de ce tourbillon (vers la gauche ou vers la droite) qui déterminerait la future symétrie interne, en concentrant certaines protéines d’un côté de l’embryon. Ce tourbillon de fluide est contrôlé par des rotations de petits cils à l’intérieur de cette vésicule (on peut voir une vidéo des cellules ciliées chez la souris )
- de façon encore plus précoce, une série d’expériences fascinantes a montré comment l’asymétrie gauche droite était influencée par un flux d’ions hydrogènes et potassium à l’intérieur de l’embryon, créant ainsi une différence de potentiel entre la gauche et la droite [Levin et al.,2002]. Ce flux d’ions (et donc le champ électrique associé) se mettrait en place dès les premières divisions cellulaires dans l’embryon !

Plus tard au cours du développement, des mécanismes se mettent en place pour renforcer ou au contraire annihiler cette asymétrie gauche-droite définie précocement. Par exemple, on pense que l’asymétrie droite-gauche est compensée par certains mécanismes moléculaires pour assurer un développement bien symétrique : on a pu montrer qu’ en supprimant dans l’embryon l’action d’une molécule appelée acide rétinoique, les vertèbres poussent plus vite d’un côté que de l’autre, aboutissant à des embryons tordus [Vermot et Pourquié, 2005]! J’avais également parlé il y a deux ans de ces asymétries étranges dans les organes vestigiels des mammifères marins : les “jambes” vestigielles de gauche sont bien plus grandes que celles de droite.

La symétrie gauche-droite est donc un problème tout à fait fascinant, et plein de jolies questions à l’interface physique biologie. Je trouve tout à fait amusant par exemple de penser que c’est un tourbillon de fluide à l’interieur de l’embryon qui détermine l’asymétrie gauche-droite, qui se traduit in fine par une implantation en tourbillon des cheveux au sommet du crâne ! Il faut dire que par “essence”, une chiralité, c’est physiquement une orientation de tourbillon. Mais par quel mécanisme peut bien se former ce tourbillon de pilosité crânienne ? Pourquoi ma fille en a-t-elle deux ? Mystère total …

Références :

Solnica-Krezel L. (2003) Vertebrate development: taming the nodal waves. Curr Biol. 13(1):R7-9.

Nonaka S, Yoshiba S, Watanabe D, Ikeuchi S, Goto T, et al. (2005) De novo formation of left–right asymmetry by posterior tilt of nodal cilia. PLoS Biol 3(8): e268.

Levin M, Thorlin T, Robinson KR, Nogi T, Mercola M. (2002) Asymmetries in H+/K+-ATPase and cell membrane potentials comprise a very early step in left-right patterning. Cell. 111(1):77-89.

Vermot J, Pourquié O. (2005) Retinoic acid coordinates somitogenesis and left-right patterning in vertebrate embryos.Nature.435(7039):215-20.

[1] c’est probablement ce qui se passe dans les formations des plumes décrites par Taupo dans ce billet, avec le système Shh/Bmp en lieu et place de Lefty/Nodal . Il est intéressant de noter d’ailleurs que c’est un exemple potentiel de convergence évolutive pour des mécanismes de stabilisation de “patterns”. Les contraintes physiques sur l’évolution, ce n’est pas que la gravité et l’utilisation des atomes, c’est aussi que des programmes de développement peuvent avoir des similarités parce qu’il n’y a pas 36 000 manières physiques de faire des structures auto-organisées.

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Le darwinisme est-il un gouldisme ?

Tom Roud — Sun, 24 Jan 2010 21:32:39 +0000

Duels de tribunes sur l’évolution dans les pages du Monde : à une tribune de Thomas Heams parue le 17 janvier sur l’”évolutionnisme mal dégrossi” dans le film Avatar répond un point de vue de Jean Staune en date du 21 janvier sur le “non-darwinisme” (en accès libre pour encore quelques jours). Qu’en tirer ?

A ma gauche, donc, Thomas Heams, qui ouvre les hostilités. Avatar, donc, ne serait pas darwinien au motif, en somme, que la faune et la flore de Pandora et de la Terre sont trop semblables. La logique (résumée) est la suivante : la théorie de l’évolution a pour moteur le hasard, donc les structures trouvées par l’évolution sont nécessairement aléatoires, donc Pandora ne peut ressembler à la Terre d’aucune manière.

On rejoint alors la vision d’un Stephen Jay Gould et de son expérience de pensée proposée dans “Wonderful Life” : si l’on remontait le temps, rembobinait l’évolution et redéroulait le processus de sélection naturelle, la vie, selon Gould, serait totalement différente de celle qu’on observe actuellement. Les biologistes appellent cela la contingence, les économistes la dépendance au sentier, le darwinisme est assimilé au gouldisme par Heams.

Heams poursuit : si on observait de la reproductibilité dans l’évolution, il faudrait trouver d’autres explications rationnelles que la seule théorie telle qu’elle existe. Or, selon Heams, une boîte de Pandore serait ouverte : repenser l’évolution serait un retour en arrière, qui favoriserait nécessairement les mouvements spiritualistes et religieux, voire créationnistes. Donc interdisons-nous cette perspective !

A ma droite, la tribune de Jean Staune en réponse qui prend Heams à contrepied. Staune commence par effectivement rappeler les théories de Simon Conway-Morris, autre paléontologue respecté (dont j’avais chroniqué le livre sur les convergences évolutives) . En résumé, Conway-Morris est en desaccord profond avec la vision de l’évolution explicitée Gould (et implicitement citée par Heams) pour une raison simple : en réalité, l’évolution a trouvé plusieurs fois les mêmes solutions, de façon reproductible. C’est ce qu’on appelle les convergences évolutives. Staune cite les exemples qui l’arrangent (pas forcément les plus clairs, et il extrapole beaucoup ), recrute lui aussi en passant Stephen Jay Gould (?) et affirme en somme que la vision qui en découle est en contradiction avec la théorie de l’évolution de Darwin, d’où le titre provocant de sa tribune. On peut regretter qu’un énoncé aussi fort ait été publié tel quel; encore une illustration que les pages des journaux ne sont peut-être pas le meilleur lieu pour parler de science.

Deux tribunes, un préjugé commun

A mon sens, malgré leurs affirmations radicalement opposées, ces deux tribunes révèlent un problème récurrent dans la vision courante de l’évolution : il y a une confusion permanente entre le fait que le hasard soit le moteur de l’évolution et le fait que les solutions trouvées par l’évolution soient elles aussi aléatoires. C’est une confusion entre le moteur et le résultat du processus.

Plus exactement, pour parler en informaticien, on peut voir le processus de sélection naturelle comme un algorithme d’optimisation (locale ou globale). Son moteur est le hasard, comme les fameux algorithmes Monte Carlo utilisés en physique. Mais cela ne veut absolument pas dire que les solutions trouvées par cet algorithme sont elles-mêmes aléatoires. Les solutions trouvées par un algorithme aléatoire (quel qu’il soit) dépendent certainement de l’algorithme, mais dépendent probablement au moins autant de l’espace des solutions possibles et de ses contraintes (physiques ou autre).

Et en réalité, les problèmes informatiques où des méthodes basées sur le hasard donnent des résultats parfaitement déterministes sont courants. L’exemple le plus classique, pour citer un biologiste fameux, est le procédé de l’aiguille de Buffon : méthode parfaitement aléatoire permettant de calculer la valeur d’un nombre parfaitement déterminé, pi. Il ne viendrait à l’idée de personne de dire que comme Buffon utilise une méthode dont le moteur est l’aléatoire, son résultat est lui-même aléatoire [1]. Pourquoi est-ce exactement ce qu’on fait à chaque fois qu’il s’agit de parler d’évolution, au point donc que dire le contraire serait être anti-darwinien ?

Evidemment, Heams a d’une certaine façon raison sur un point : si le résultat d’un processus aléatoire n’est pas lui-même aléatoire, c’est qu’on n’a pas complètement compris la nature du problème. Et alors ? En quoi cela remet-il en question la théorie de l’évolution ? L’idée de Conway-Morris est simplement que les contraintes évolutives sont parfois tellement fortes que le nombre de solutions trouvées est effectivement limité. L’aléatoire, moteur de l’évolution, est simplement canalisé par la grande force des pressions évolutives qui orientent vers un résultat. C’est certes une nouvelle affirmation scientifique, testable et falsifiable, un ajout au corpus existant, mais en quoi est-ce contradictoire avec Darwin ? Même Richard Dawkins, tête de pont publique de l’évolutionnisme athée, ne semble pas avoir de problème avec cette idée, lorsqu’il a cité récemment Conway-Morris pour précisément affirmer qu’il ne fallait pas sous-estimer les probabilités des convergences évolutives, dans une discussion sur la (possible) bipédie des aliens dont j’avais parlé ici !

Tester sereinement

Trois derniers commentaires pour finir ce billet déjà trop long :

- l’un des points importants si l’évolution est contrainte est que l’on puisse faire des prédictions sur l’évolution. Conway-Morris s’y livre dans son bouquin (de façon constestable à mon avis). Mais l’une des prédictions spectaculairement vérifiée a déjà été réalisée en 1945 par Schrodinger : dans son livre “qu’est-ce que la vie“, sur la base de considérations purement thermodynamiques (i.e. des contraintes physiques), il a prédit que l’hérédité devait se transmettre par l’intermédiaire d’un “cristal apériodique”. Prédiction largement vérifiée depuis par la découverte du code génétique encodé via l’ADN. On peut donc penser qu’une vie extraterrestre se baserait elle aussi sur un cristal apériodique (qui pourrait être tout aussi bien l’ARN ou un autre polymère apériodique), on peut aussi penser qu’un processus autocatalytique conservant l’information (i.e. la vie) nécessite l’existence de cellules pour des raisons de séparation d’information purement physiques, etc… Il n’y a donc rien de choquant, d’anti-darwinien ou d’anti-scientifique à mon avis à penser cellules, bactéries, animaux multicellulaires pour la faune extraterrestre. Entre parenthèses, l’un des critères acceptés de recherche de vie extraterrestre est une atmosphère enrichie en oxygène, du fait d’une hypothétique photosynthèse extra-terrestre, preuve qu’en réalité tout le monde fait cette hypothèse.

- quelques jours avant la publication de la tribune de Thomas Heams, on pouvait lire un peut partout que la NASA s’attendait à avoir des conclusions définitives cette année dans le sens de l’existence (passée) de la vie sur Mars (voir par exemple ce billet). Donc ces problèmes de convergence évolutive dans l’apparition de la vie et sa structure pourraient trouver une réponse rapide.

-enfin, il serait bon que tous oublient un peu leurs opinions religieuses dans ces discussions, qu’il s’agisse de Conway Morris ou des évolutionnistes athées militants.

Post Scriptum
Si vous voulez en savoir plus sur les convergences évolutives, je recommande vivement la lecture du blog SSAFT et plus particulièrement de la série “Le Mercredi on converge“.

[1] encore que ce serait intéressant de faire un sondage a priori auprès de non spécialistes.

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Le mème vidéo “évolution”

Tom Roud — Sun, 17 Jan 2010 19:01:47 +0000

J’en parlais dans mon billet précédent, je me lance dans la construction d’une page pour répertorier les vidéos utilisant une “reconstitution” imagée de l’évolution. N’hésitez pas à m’en envoyer d’autres en commentant sous la page. Cliquez ici pour voir les 7 premières vidéos sélectionnées.

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Tom Roud — Thu, 14 Jan 2010 17:08:42 +0000

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