Sciences de la vie

  • Peut-on voir le vivant microscopique autrement qu'à travers le prisme de la lutte perpétuelle contre un monde principalement hostile qu'il faut vaincre pour assurer sa survie?? Telle est la question que la science soulève à la lumière des nouvelles connaissances.
    Les recherches les plus récentes montrent en effet que les virus, bactéries, archées, protozoaires, micro-algues ou champignons sont essentiels pour comprendre comment s'est construit le vivant et prendre la mesure de sa complexité, comment il s'est propagé sur Terre, comment il fonctionne, de l'organisme à l'écosystème. Ces recherches révèlent également le potentiel que les micro-organismes représentent en termes d'utilisations bio-inspirées pour le futur de l'humanité et de la biosphère.
    Cette partie de la biodiversité, si loin de nous mais si présente, est une solution et non un problème. C'est ce nouveau regard que le livre invite à porter sur ce qu'il convient d'appeler la microbiodiversité...
    Ouvrage dirigé par Laurent Palka, enseignant-chercheur au Muséum national d'histoire naturelle, et préfacé par Bruno David, président du Muséum national d'histoire naturelle.
    Avec les contributions de?: Sina Adl, Frédéric Barrière, Nathalie Becker, Lucie Bittner, Bernard Bodo, Alyssa Carré-Mlouka, Samuel Chaffron, Claire Cherbuy, Unai Escribano-Vazquez, Damien Eveillard, Thomas Flinois, Patrick Forterre, Morgan Gaïa, Muriel Gugger, Lionel Guidi, Philippe Langella, Enrique Lara, Jacques Livage, Josselin Lupette, Éric Maréchal, Lionel Ranjard, Bruno de Reviers, Marc-André Selosse, Muriel Thomas.

  • Les arbres évolutifs, ou phylogénies, racontent une histoire, l'histoire des êtres vivants, de leur morphologie et de leurs gènes, mais aussi, l'histoire des langues, des textes, des faits culturels ou même des idées. Ces arbres sont avant tout des hypothèses sur les liens de parentés qui exigent réflexions à la fois sur les faits et sur les méthodes. Ce livre définit les concepts fondamentaux de la reconstruction phylogénétique. Il explique la nature et la diversité des approches pratiquées depuis leurs balbutiements au XIXe siècle jusqu'à nos jours. Il insiste, de manière pédagogique et aussi objectivement que possible, sur leurs performances et leurs limites, en fonction de la nature des données étudiées.
    Cet ouvrage constitue une version largement augmentée de La Reconstruction phylogénétique. Concepts et méthodes publié en 1993 dans la collection « Biologique théorique » des éditions Masson. Il tient donc compte des méthodes et débats qui ont marqué l'évolution rapide de la discipline ces vingt-cinq dernières années.
    Il s'adresse aux étudiants des 1er, 2e et 3e cycles et aux chercheurs non spécialistes de phylogénie mais désireux de connaître l'état actuel de la question.


  • [Table des matières]


    Remerciements (page 3)
    Préface de Thomas Heams (page 5)
    Introduction (page 9)
    Chapitre 1 (page 17)
    Qu'est-ce qu'une cellule souche ?
    Histoire et actualité d'un concept
    1] Aux origines : du XIXe siècle au milieu du XXe siècle
    1.1] Cellule souche et lignée germinale
    1.2] Cellule souche et hématopoïèse
    1.3] Cellule souche et cancer
    1.4] Cellule souche et potentialité de différenciation
    2] Années 1960 : les débuts de l'ère moderne
    2.1] Découverte des cellules souches hématopoïétiques
    2.2] Étude des tératomes, tératocarcinomes et carcinomes
    embryonnaires
    3] Premières purifications et caractérisations moléculaires
    de cellules souches
    3.1] Isolement et caractérisation moléculaire des
    cellules souches hématopoïétiques
    3.2] Des cellules EC murines aux cellules ES humaines
    4] Années 2000 : une tentative de définition moléculaire des
    cellules souches
    4.1] Des voies et des gènes propres aux cellules souches
    4.2] Rôle des niches pour les cellules souches adultes
    4.3] Réémergence de la notion de cellule souche cancéreuse :
    aspects moléculaires et cellulaires
    5] Années 2010 : une nouvelle conception émerge
    5.1] Des révolutions technologiques pour une révolution
    conceptuelle
    5.2] Cellule souche : un état plutôt qu'une identité
    5.3] Dynamique du génome et de l'épigénome
    5.4] Cellule souche cancéreuse : une théorie très discuté
    Chapitre 2 (page 75)
    Différenciation des cellules souches : l'ontophylogenèse comme réponse à la crise du programme génétique
    1] Le modèle de différenciation classique
    basé sur la notion de programme génétique
    1.1] Un modèle déterministe et instructif issu
    du modèle de l'opéron
    1.2] Contemporanéité du modèle instructif : rôle de l'épigénétique
    2] Crise du modèle déterministe
    2.1] Au niveau cellulaire : différenciation cellulaire
    aléatoire, dédifférenciation, transdifférenciation
    2.2] Au niveau moléculaire :
    expression stochastique des gènes et différenciation
    2.3] Une tentative de modèle alternatif
    stochastique : Huang, Kaufmann, Kaneko
    3] Un modèle sélectif de type darwinien : l'ontophylogenèse
    3.1] « Hétérostabilisation »
    3.2] Ontophylogenèse
    3.3] Rôle des interactions et de la signalisation cellulaire
    3.3.1] La différenciation épiblaste/endoderme primitif
    chez la souris
    ?.?.?] Morphogènes et autres systèmes développementaux
    3.4] Cycle cellulaire, facteurs de croissance, niche et quiescence
    3.5] Cancer
    Chapitre 3 (page 129)
    Nouvelle perspective sur la
    « reprogrammation » cellulaire
    1] Méthodes classiques d'obtention de cellules
    souches embryonnaires et leurs problèmes
    1.1] À partir d'embryons issus de fécondation in vitro
    1.2] Reprogrammation par transfert nucléaire
    1.3] Fusion cellulaire
    2] Les cellules souches induites
    2.1] Principe et processus
    2.2] Problèmes
    2.3] Différenciation « dirigée » des cellules souches induites
    3] Reprogrammation directe par transdifférenciation
    4] Nouvelle perspective : la reprogrammation selon l'ontophylogenèse
    4.1] Cellules souches induites
    4.2] Reprogrammation par transfert nucléaire
    4.3] Fusion cellulaire
    4.4] Différenciation « dirigée »
    4.5] Reprogrammation par transdifférenciation
    Chapitre 4 (page 175)
    Nouvelle perspective sur la médecine régénérative
    1] Utilisation de cellules souches à des fins thérapeutiques
    1.1] Exemples de régénération tissulaire naturelle
    1.2] L'idée de thérapie cellulaire par des cellules souches
    pluripotentes pour la médecine régénérative
    1.3] Avantages et inconvénients des différents types
    de cellules souches pluripotentes en médecine régénérative
    1.4] Des cellules souches pour traiter quelles maladies ?
    1.5] Autres utilisations des cellules souches
    pluripotentes à des fins thérapeutiques
    2] La médecine régénérative par les
    cellules souches vue de l'ontophylogenèse
    2.1] Aperçu de quelques problèmes
    2.2] Modulation de la niche des cellules souches endogènes
    Conclusion (page 195)
    Sigles et glossaire (page 199)










  • [Table des matières]


    Introduction (page 7)
    Nicolas Glade & Angélique Stéphanou
    Le critique et le chaotique,
    essences de l'adaptabilité et de la robustesse du vivant
    Chaos déterministe et hasard
    Évolution et robustesse
    Chaos pathologique et chaos déterministe
    Criticité et criticalité
    De l'importance de l'hétérogénéité
    De la spatialité à l'historicité
    Chapitre 1 (page 21)
    Franck Varenne
    Diversité des biologies théoriques
    face aux complexités du vivant
    1] Préambule sur les mathématisations avant 1920
    1.1] Les mathématisations en biologie :
    une classification de Volterra
    1.2] Ancienneté de la théorisation mathématique
    2] D'Arcy Thompson : une biomécanique
    2.1] La biomécanique comme science mixte minimale
    2.2] Les hypothèses épistémologiques de d'Arcy Thompson
    2.3] Pourquoi recourir aux mathématiques en biologie théorique ?
    3] Lotka : une biologie physique
    3.1] Biophysique et biologie physique
    3.2] Une biologie physique énergétiste
    4] Woodger : une biologie axiomatique
    4.1] Vers des « principes biologiques »
    4.2] Le « vitalisme méthodologique » de Woodger
    4.3] Un système axiomatique pour la biologie :
    le système (P, T, org, U,...)
    4.4] Représenter une augmentation
    de complexité sans recours au vitalisme
    5] Rashevsky-1 : une biophysique
    5.1] Épistémologie physicaliste et « théories physico-mathématiques »
    5.2] Deuxième épistémologie : fonctionnalisme et « principes formels »
    6] Rashevsky-2 : une biotopologie
    7] Rosen-1 : une biologie « catégoriale »
    7.1] Approche des graphes par des diagrammes de bloc
    7.2] Approche catégoriale des graphes
    8] Rosen-2 : une biologie théorique antimécaniste
    9] Un essai de synthèse comparative
    10] Conclusion
    Chapitre 2 (page 73)
    Maël Montévil
    Changements de symétrie, criticité et aléatoire :
    mathématiques et objectivation du vivant
    1] Géométrie du temps des mammifères
    1.1] Introduction
    1.2] Allométries
    1.3] Géométrie du temps biologique
    1.4] Structure de la variabilité du temps biologique
    1.5] Bilan
    2] Phénomènes et mathématiques en physique
    2.1] Symétries
    2.2] Constitution théorique des objets physiques
    2.3] Changements de symétries en physique et criticité
    3] Le cas des objets biologiques
    3.1] Hypothèse
    3.2] Les objets biologiques
    4] Stabilités chez le vivant
    4.1] Les symétries comme contraintes
    4.2] La mesure en biologie
    5] Conclusion
    Chapitre 3 (page 99)
    Jacques Demongeot
    De la stabilité des systèmes dynamiques modèles du vivant
    1] Définitions de la stabilité et de la robustesse
    1.1] Définition de la stabilité trajectorielle
    et de la stabilité asymptotique
    1.2] Définition de la stabilité structurelle
    1.3] Définition de la résilience, de la résistance et de la robustesse
    1.4] Définition des systèmes potentiels, hamiltoniens et mixtes
    2] Exemples de réseaux de régulation asymptotiquement
    stables, résistants et robustes, ou non
    2.1] Exemple d'un réseau de régulation métabolique potentiel asymptotiquement stable en morphogenèse
    2.2] Exemple d'un réseau de régulation conservatif immunologique non asymptotiquement stable
    2.3] Exemple d'un réseau de régulation physiologique mixte asymptotiquement stable
    2.4] Exemple d'un réseau de régulation métabolique mixte asymptotiquement stable
    2.5] Exemple d'un réseau de régulation neuronale robuste
    2.6] Exemple d'un réseau de régulation génétique asymptotiquement stable, non résistant
    2.7] Exemple d'un réseau de régulation écologique non asymptotiquement stable, ni robuste
    2.8] Exemple d'un réseau de régulation génétique asymptotiquement stable, non robuste
    3] Les molécules de la stabilité et de la robustesse :
    microARN, mitomiR et chloromiR
    3.1] Rôle des microARN dans l'architecture des réseaux
    de régulation génétique
    3.2] MicroARN et horloge chromatinienne
    3.3] MicroARN et énergétique cellulaire
    3.4] MicroARN, morphogenèse et cycle cellulaire
    3.5] MicroARN mitochondriaux
    3.6] MicroARN chloroplastiques
    3.7] MicroARN et cancer
    3.8] MicroARN et pathologie infectieuse
    4] Architecture générale d'un réseau
    de régulation génétique et robustesse
    5] Perspective : rôle de l'évolution.
    Exemple : régulation du métabolisme du fer
    6] Conclusion
    7] Annexe mathématique
    7.1] Définition mathématique d'un réseau et propriétés dynamiques
    7.2] Approximation de la distance de Hamming circulaire
    Chapitre 4 (page 159)
    Jean-Pierre Françoise & et Marion Lahutte-Auboin
    Systèmes multi-échelles impulsionnels
    au voisinage de leur courbe critique
    1] Le contexte biologique : le rôle du lactate en physiologie,
    un nouveau paradigme
    2] Modèle pour l'échange des flux de lactate
    2.1] Échanges à travers l'unité fonctionnelle « vasculaire-interstitiel-cellulaire »
    2.2] Points stationnaires du système et isocline lente
    2.3] Courbe critique et portrait de phase
    3] Discussion sur les paramètres
    3.1] Limitations physiologiques de l'espace de phase
    3.2] Limites physiologiques des paramètres
    3.3] Simulations numériques
    4] Modèle avec stimulations
    4.1] La théorie des bifurcations
    4.2] Le système forcé avec un terme de contrôle
    4.3] Choix d'un forçage impulsionnel
    et explication géométrique de la déflexion
    4.4] Accrochage des fréquences
    5] Conclusions et perspectives
    Chapitre 5 (page 179)
    Arnaud Chauvière & Fernando Peruani
    Auto-organisation et agrégation
    cellulaire sans chimiotactisme
    Instabilités, ordre et désordre associés à la densité
    1] Modèle discret d'auto-organisation et d'agrégation cellulaire
    2] Modèles continus à deux vitesses
    pour la formation d'agrégats cellulaires
    2.1] Modèle de migration cellulaire en milieu fibreux
    2.2] Modèle minimal pour la formation d'agrégats cellulaires statiques : influence des phases d'immobilité dans une dynamique multicellulaire
    3] Généralisation à un modèle continu avec distribution de vitesses
    4] Conclusion
    Chapitre 6 (page 199)
    Bertrand Caré, Amanda Lo Van,
    Hugues Berry, Hédi Soula
    Signalisation sous contraintes spatiales
    Conséquences sur les conditions de stabilité
    et de bifurcation
    1] Impact du clustering membranaire : cas « overstacked »
    2] Situation plus réaliste : récepteurs contigus
    3] Hit & Run Pathway
    4] Clustering et oscillateur : bifurcation induite par l'espace
    5] Discussion
    Chapitre 7 (page 223)
    Nicolas Glade, Olivier Bastien & Hessam Hessami
    Phénomènes critiques en épidémiologie :
    résistance, spatialité, dynamiques humaines
    Des modèles aux applications
    1] Introduction
    1.1] Historique et motivations
    1.2] Données nouvelles, motivations nouvelles
    2] Cinétiques et mesures
    2.1] Cinétique SI avec délai (sans résistance)
    2.2] Cinétique SIR (avec résistance)
    2.3] Dynamique des groupes dans une population
    2.4] Mesures
    2.4.1] Indicateurs globaux obtenus à partir des cinétiques
    2.4.2] Micro et macro-événements
    2.4.3] Charges : charge infectieuse, charge sanitaire, charge de réserve
    2.4.4] Charges et criticalité comme signatures des maladies
    2.4.5] Utilisation des connaissances fines sur la dynamique infectieuse
    3] Modèles numériques
    3.1] Modèles spatialisés, modèles stochastiques
    3.2] Modélisation continue à EDO (espace
    globalement homogène) et EDP (espace localement homogène)
    3.3] SSA en temps continu (SSA-H et SSA-G)
    3.4] SSA en temps discret (SSA-AC et SSA-G)
    3.5] Systèmes multi-agents à groupes (SMA-G)
    4] Comportements critiques et oscillatoires
    4.1] Structure des populations :
    organisation globale et organisation locale
    4.2] Limitations des épidémies liées à la dynamique SIR
    5] Perspectives de modèles-outils pour l'épidémiologie
    Annexe A] Dynamiques SI et SIR
    A.1] Dynamique SI à délai (sans résistance)
    A.2] Dynamique SIR (avec résistance)
    A.3] À propos des équations de conservation [S]tot
    Annexe B] Surface effective
    Chapitre 8 (page 293)
    Sabir JACQUIR, Binbin XU,
    Stéphane BINCZAK, Jean-Marie BILBAULT
    Détection d'anomalie dans les signaux physiologiques
    1] De la membrane biologique à l'activité électrique
    1.1] Fonctions de la membrane plasmique
    1.2] Constituants moléculaires des membranes
    1.2.1] Résistance membranaire au repos
    1.2.2] Capacité membranaire
    1.3] Mécanismes des canaux ioniques
    1.4] Courants ioniques transmembranaires
    1.4.1] Courant de conduction
    1.4.2] Courant de diffusion
    1.5] Échanges ioniques au niveau de
    la cellule (exemple de la cellule cardiaque)
    1.6] Champ de potentiel extracellulaire et potentiel d'action
    1.7] Théorie du câble
    2] Observation expérimentale des signaux électriques cardiaques
    2.1] Modèle expérimental
    2.2] Champs de potentiels extra-cellulaires
    2.3] Classification de signaux
    3] Conditions expérimentales
    3.1] Cardiomyocytes en conditions basales
    3.2] Cardiomyocytes soumis à une stimulation électrique
    4] Approches de traitement et
    d'analyse non linéaires des données physiologiques
    4.1] Qualification de la non-linéarité dans les données physiologiques
    4.2] Diagramme de bifurcation
    4.3] Diagramme de Poincaré
    5] Reconstruction de l'espace de phase
    à partir des données expérimentales
    5.1] Dimension de plongement m
    5.2] Décalage temporel t
    5.2.1] t par la fonction d'autocorrélation
    5.2.2] t par l'information mutuelle
    5.2.3] t en fonction de m
    5.3] Espace de phase
    6] Conclusion
    Chapitre 9 (page 333)
    Véronique Thomas-Vaslin
    Complexité multi-échelle du système immunitaire :
    évolution, du chaos aux fractales
    1] Évolution du système immunitaire et concepts
    1.1] Système complexe interactif :
    organisme polygénomique, environnement et système immunitaire
    1.1.1] Organisme polygénomique
    1.1.2] Le système immunitaire et son environnement
    1.2] Bases conceptuelles théoriques en biologie et mathématiques
    1.3] Hypothèse d'émergence de l'auto-organisation
    arborescente multi-échelle du vivant et du système immunitaire
    1.3.1] Évolution des espèces et
    universalité fonctionnelle du système immunitaire
    1.3.2] Organisation arborescente dans le temps
    et l'espace : des écosystèmes aux immuno-récepteurs
    o Organisation arborescente du vivant
    o Organisation arborescente de l'organisme
    o Dissipation d'énergie et allométrie
    1.3.3] Structuration d'un système contraint. Émergence, diversité
    1.4] Développement et organisation
    du système immunitaire : créativité et sélection
    1.4.1] Interface fractale de la cognition immuno-récepteur/antigène
    1.4.2] Diversité somatique des immuno-récepteurs
    1.4.3] « Immunoception » de l'environnement et identité temporelle
    1.4.4] Différenciation et sélection thymique des lymphocytes T
    Répertoires et diversité
    o Sélection des répertoires
    o Autoréactivité et tolérance dominante
    1.4.5] Réponse immunitaire et contrôle
    1.4.6] Stabilité relative - compétition et diversité
    1.4.7] Historicité du système - transmission de caractères acquis
    1.4.8] Mémoire immunologique
    1.4.9] Résilience du système immunitaire
    1.5] Vieillissement du système immunitaire :
    imprédictibilité et désorganisation
    1.5.1] Désorganisation multi-échelle
    1.5.2] Rythmes biologiques et composante du temps
    1.5.3] Oscillations chaotiques et
    attracteurs dans le système immunitaire
    1.5.4] Instabilité, chaos, boucles de rétroaction :
    conséquences sur la dynamique des systèmes vivants
    1.6] Interprétation fractale-like du système immunitaire
    1.6.1] Construction/déconstruction et autocohérence
    1.6.2] Trajet hyperbolique dans l'espace et le temps
    1.6.3] Arborescence, dégénérescence et
    conservation de l'identité et de l'intégrité systèmes vivants
    1.7] Conclusions
    2] Observations expérimentales
    et modélisation du système immunitaire
    2.1] Approches qualitatives et quantitatives du système immunitaire
    2.1.1] Populations lymphocytaires et évolution au cours du temps
    2.1.2] Vieillissement, variabilité, diversité
    o Diversité et variabilité multi-échelle en
    fonction du vieillissement et du fond génétique
    o Sources de variabilité : augmentation
    de la variabilité avec le vieillissement
    o Score de diversité et de perturbation du
    répertoire lymphocytaire au cours du vieillissement
    o Prolifération lymphocytaire et vieillissement
    2.2] Déplétion transitoire du système
    2.3] Modélisations dans le temps et l'espace
    2.3.1] Modélisation in silico linéaire déterministe
    ou stochastique de la différenciation des thymocytes
    o Modélisation non linéaire et
    boucles de rétroaction lors de réponse immunitaire
    3] Perspectives
    Auteurs, résumés & abstracts (page 403)









  • Pr?face
    Guillaume Lecointre
    Mus?um national d'histoire naturelle
     
    ?tudiant, j?ai fr?quent? r?guli?rement le mus?e d?histoire naturelle de Rouen, comme je fr?quentais ce type de mus?es chaque fois que l?occasion s?en pr?sentait. Je restais frapp? par l?obsolescence des contenus scientifiques, alors que ceux-ci enveloppaient de leurs discours surann?s des objets remarquables par leur raret?, leur beaut?, leur ?tranget?, leur puissance ?vocatrice ou leur incitation au questionnement, voire m?me au r?ve. Toute la puissance de l?histoire naturelle se trouvait l? r?unie par la fascinante force des sp?cimens, mais comme laiss?e ? l?abandon par l?intellect. Il en allait de m?me pour d?autres mus?es d?histoire naturelle en France, y compris de certaines galeries du Mus?um national. Pourtant, les mus?es d?histoire naturelle ont ?t? et restent des mus?es populaires. Que s??tait-il pass? ? Pourquoi cet abandon ? En parall?le, de nouveaux types de mus?es ou d?expositions temporaires voyaient le jour, forts de dispositifs mus?ographiques sophistiqu?s et pr?sent?s comme ? la pointe, forts de messages ? faire passer, mais d?connect?s d?objets, de sp?cimens r?ellement issus du monde naturel. J?en venais ? souhaiter de toutes mes forces un mus?e d?histoire naturelle dont la puissance ?vocatrice des sp?cimens r?els soit au service d?un contenu scientifique moderne. Fort heureusement, plusieurs r?novations spectaculaires de mus?es d?histoire naturelle fran?ais entre 1994 et 2014 ont relev? ce d?fi. Mais il reste du chemin ? parcourir. Je ne peux que souhaiter qu?il en soit de m?me pour le Mus?um de Rouen, ainsi que pour certaines galeries du Mus?um national.
    La riche r?trospective historique pr?sent?e ici par B?n?dicte Percheron nous montre que l?histoire naturelle en g?n?ral, et le Mus?um de Rouen en particulier ont ?t? des acteurs dans la soci?t? locale sous la Troisi?me R?publique, et dans les d?bats scientifiques de cette ?poque. Pour concevoir comment et pourquoi un m?me lieu peut ?tre ? la fois un sanctuaire du patrimoine d?histoire naturelle, un site de recherche scientifique, un th??tre du d?bat des id?es scientifiques et un instrument politique, il faut retourner aux sources de ce qu?est l?histoire naturelle. ? travers l?histoire de l?histoire naturelle rouennaise, B?n?dicte Percheron nous montre brillamment ? quoi pouvait servir ce type d?institutions, et ? quoi elle sert encore. C?est pourquoi ce travail remarquablement ?rudit ne vaut pas ? mes yeux que parce que j?aime l?histoire naturelle, la Normandie et la ville de Rouen en particulier, mais bien parce qu?? travers cette analyse historique, c?est la f?condit? persistante de l?histoire naturelle, ses r?les scientifique, culturel et social permanents qui sont mis en ?vidence.
    L?histoire naturelle : ce qu?elle est
    L?histoire naturelle a ?t? - et est toujours - une m?thode d?enqu?te, d?inventaire, de description et de classification du monde naturel, ? tout ce qui est ?, humains compris. ? ses d?buts, il existait une histoire naturelle fixiste au si?cle de Linn? (XVIIIe si?cle). S?ajoutera progressivement ? ces aspects initiaux la prise en compte de l?histoire (au sens moderne du terme) des objets dans le temps long : c?est aujourd?hui la science de l?organisation de la diversit? du r?el, faite d?objets r?sultant d?une histoire particuli?re. L?histoire naturelle ?tudie les choses dans leur diversit?, leur temporalit? et leur historicit?. Elle s?int?resse aux lois, certes, mais surtout ? la singularit? des objets charg?s d?histoire et aux r?gularit?s que donne ? voir la moyenne des singularit?s. Elle s?int?resse au patrimoine naturel commun de l?humanit?, celle-ci incluse. Aujourd?hui, elle s?applique ? tous les niveaux d?organisation de la mati?re, de la min?ralogie et des donn?es g?n?tiques jusqu?aux ?cosyst?mes et aux plan?tes. Elle utilise pour cela les technologies les plus avanc?es et les plus innovantes.
    Fait largement ignor? aujourd?hui, y compris par la majorit? des biologistes, l?histoire naturelle proc?de d?une m?thode particuli?re qu?on ne trouve pas ailleurs : l?histoire naturelle op?re par comparaison d?objets, laquelle commence avec trois objets. Objets est ici ? prendre au sens large : outils lithiques, sp?cimens de mus?es, individus biologiques, m?t?orites, cr?nes, artefacts humains, langues, symboles, s?quences d?ADN, etc. Cette comparaison se distingue d?autres comparai sons utilis?es ailleurs en science (par exemple la comparaison d?une situation exp?rimentale avec ses situations t?moins). Dans une situation exp?rimentale classique, les r?actions d?un syst?me d?interactions dans une situation contr?l?e sont compar?es aux r?actions d?un syst?me ?quivalent dans une autre situation et/ou ? un syst?me t?moin. De ces comparaisons d?couleront des d?ductions. Dans une approche par mod?lisation, les pr?dictions du mod?le sont compar?es aux donn?es issues du terrain. En recherche par immersion, l?observateur s?immerge au sein du ph?nom?ne ? expliquer et contribue m?me ? sa modification. Dans ce dernier cas, la comparaison n?est pas vraiment convoqu?e, sauf ? comparer un ?tat ant?rieur ? un ?tat post?rieur. En histoire naturelle, ce sont des objets contemporains qui sont compar?s. Compte tenu du fait que c?est l?histoire qui va rendre compte des diff?rences ou des ressemblances entre les objets, les causes de ces ressemblances ne s?inscrivent pas dans le temps de vie ou dans les processus qui rendent compte de la dynamique de l?objet lui-m?me, mais dans une trame historique d?objets semblables : il s?agit alors de pal?o-?tiologie, ou pal?o-?tiologie. En outre, les objets peuvent ?galement ?tre compar?s en diachronie, par exemple un organisme actuel et un fossile proche. Ce qui explique les objets ne sont donc pas les processus qui pourraient pr?sider ? leur changement individuel, mais une r?trodiction des conditions historiques qui leur ont donn? naissance.
    Cette double caract?ristique de comparaison d?objets tourn?e vers un r?gime d?explication historien nourrit et entretient un lien original entre le terrain, le laboratoire de recherche et les collections d?objets et de sp?cimens. C?est pourquoi il existe des collections de r?f?rence dans les mus?es d?histoire naturelle. Chaque objet portant la trace d?une historicit? propre, chaque objet n?ayant exist? qu?une seule fois, il faut en r?f?rencer un certain nombre d?entre eux dans des collections de mani?re ? ce que les noms utilis?s pour d?signer des classes d?objets (par exemple des esp?ces) puissent s?ancrer dans le r?el gr?ce ? un r?f?rentiel porte-nom. Sans quoi, tr?s vite les usages langagiers divergent et on ne sait plus de quoi on parle. Ou bien les organismes ?voluent (organismes ? temps de g?n?ration court) ou disparaissent, et l?on ne sait plus de quoi parlait tel auteur d?il y a deux si?cles.
    [...]

  • Cet ouvrage est un choix de textes sur l'histoire de la biogéographie historique et sur ses développements récents, découlant d'une part des progrès apportés à la systématique par la méthode phylogénétique de Willi Hennig, d'autre part des vues controversées de Léon Croizat sur la « panbiogéographie ». Il comprend sept articles de Gareth Nelson, Norman Platnick, Colin Patterson et Robin Craw, qui comptent parmi les meilleurs théoriciens de la discipline.
    La biogéographie, de Linné à de Candolle et à Darwin jusqu'aux auteurs les plus modernes ; les périls de la plésiomorphie et des taxa largement répandus ; le modèle de la vicariance ; les buts et méthodes actuelles de la discipline ; le problème du rôle des fossiles ; la panbiogéographie et enfin l'avenir possible de la biogéographie historique sont successivement traités. Une bibliographie de près de 200 références offre au lecteur l'accès aux monographies et ouvrages fondamentaux d'une branche entièrement renouvelée de la biologie comparée.

  • La singularité et l'universalité du vivant procèdent d'un double constat?: tout vivant est taillé dans la même étoffe que les autres systèmes matériels?; les systèmes vivants sont des entités matérielles différentes des autres systèmes avec lesquels elles partagent cette communauté matérielle. Voici donc le cadre général du questionnement auquel nous convie le livre de Gilbert Lechermeier.
    Le vivant, singulier car il exhibe une organisation et des propriétés matériellement inédites, mais universel parce qu'il les déploie dans toutes ses instanciations, semblent se dérober à nos analyses les plus perspicaces tout en étant l'un des sujets de recherche scientifique et philosophique les plus opiniâtrement explorés. Phénomène éminemment multiple, la vie est nécessairement redevable d'approches multi et transdisciplinaires, nécessairement enchevêtrées?: la question des (non-)frontières est cruciale. C'est également le lieu épistémique d'une tension entre un réductionnisme analytique et une profusion empirique. Les définitions, pléthoriques et jamais complètes, brouillent l'idée spontanée qu'on se fait généralement de ce qui caractérise le vivant?; toutefois, elles sont des jalons utiles et ce livre nous aide à nous repérer afin d'éviter les risques permanents d'une essentialisation de la vie ou, à l'opposé, d'un nominalisme incontrôlable. Difficile de s'y retrouver tant le chemin de la compréhension du vivant est tortueux.
    C'est pourquoi ce livre est utile car il présente et organise la cartographie profuse, fût-ce dans ses arcanes les plus subtils ou les plus opaques de ses définitions, des théories, des modélisations, des épistémologies, voire des soubassements ontologiques, qui ont été pensés depuis des centaines d'années au sujet du vivant. Là encore, Gilbert Lechermeier nous permet de mieux comprendre ce que nous sommes?: vivants parmi les vivants à s'interroger sur le vivant...
    Préface de Michel Morange

    Postface de Thomas Heams




  • Extrait
    Introduction
    Nicolas Glade & Angélique Stéphanou
    Le vivant discret et continu : dualité et complémentarité des modes de représentation en biologie théorique
    Chapitre 1
    Jacques Demongeot
    Des biomathématiques pour modéliser le vivant
    1] Introduction : panorama général des biomathématiques
    2] Des biomathématiques discrètes pour modéliser le vivant
    3] Des biomathématiques continues pour modéliser le vivant
    4] Perspectives
    5] Conclusion
    Chapitre 2
    Samuel Bernard
    Modélisation multi-échelles en biologie
    1] Introduction
    2] Du monoéchelle au multi-échelles en biologie
    3] Modèles basés sur les équations maîtresses
    4] Modélisation individu-centré
    5] Modèles hybrides continus-discrets
    6] Modèles EDP structurés
    7] Conclusion et discussion
    Chapitre 3
    Vitaly Volpert, Nikolay Bessonov, Nathalie Eymard, Alen Tosenberger
    Modèle multi-échelle de la dynamique cellulaire
    1] Introduction
    /> 2] Régulation intracellulaire et extracellulaire
    3] Mouvement du milieu
    4] Modèle multi-échelle
    5] Applications
    6] Discussion
    Chapitre 4
    Arnaud Chauvière, Haralampos Hatzikirou, Marco Tektonidis & Andreas Deutsch
    Introduction aux automates cellulaires de type « latticegas ». Application à la croissance in vitro des gliomes et à l’identification de leurs mécanismes d’invasion
    1] Introduction et objectifs du cours
    2] Généralités sur les automates cellulaires de type « lattice-gas »
    3] Modélisation de la croissance in vitro des gliomes
    Chapitre 5
    Emmanuel Promayon
    Modéliser les cellules comme des objets déformables 3D couplant biomécanique et chimie
    1] Introduction
    2] Modélisation
    3] Simulations
    4] Conclusion
    Chapitre 6
    Pascal Ballet, Alain Pothet, Gradimir Misevic, Anne Jeannin-Girardon, Alexandra Fronville, Vincent Rodin
    Une approche multi-agent pour la simulation en biologie cellulaire
    1] Introduction
    2] Historique
    3] Le défit de l’interdisciplinarité
    4] Modèle informatique
    5] Exemples d’application
    6] Enseignement et simulation individu-centré
    7] Conclusion
    Chapitre 7
    Julien Berro
    Approches individus-centrées pour l’étude du cytosquelette
    1] Introduction
    2] Le cytosquelette est un auto-assemblage de biopolymères
    3] Dynamique des filaments isolés
    4] Organisation collective de filaments et production de forces
    5] Organisation de structures intracellulaires
    6] Conclusion
    Chapitre 8
    Stéphanie Portet
    Assemblage in vitro des filaments intermédiaires
    1] Introduction
    2] Méthode
    3] Résultats
    4] Conclusion
    5] Annexe : Dérivations des ki,j
    Chapitre 9
    Hugues Berry
    Modélisation de la diffusion-réaction dans les milieux intracellulaires encombrés
    1] Le mouvement passif des macromolécules dans la cellule
    2] Modéliser la sous-diffusion anormale
    3] Conclusion : Sous-diffusion discrète, continue voire hybride
    Chapitre 10
    Patrick Amar
    Étude comparée de quelques méthodes de simulation de réactions biochimiques
    1] Modélisation continue à équations différentielles
    2] Modélisation discrète
    3] Le simulateur HSIM
    4] Oscillations et horloges biologiques
    Chapitre 11
    S. Randall Thomas
    Modélisation en physiologie
    1] Introduction
    2] Principes de base de biophysique et de thermodynamique
    3] Régulation à long terme de la pression artérielle : modèles physiologiques multi-organe, multi-échelle
    4] Fonction rénale et homéostasie
    5] Annexe
    Chapitre 12
    Pierre Baconnier
    Fractales, chaos et complexité en physiologie. À propos de la physiologie de la respiration chez les mammifères
    Préambule
    1] Introduction
    2] Morphologie de l’arbre trachéo-bronchique et géométrie fractale
    3] Oscillateurs respiratoires et chaos
    4] Systèmes complexes et physiologie
    Conclusion
    Chapitre 13
    Éric Fanchon
    La vie, les machines, l’information et les systèmes dynamiques
    1] Introduction : The language of God et The Book of Life…
    2] Gènes, séquences, information génétique
    3] Concept d’information, théorie de l’information
    4] Schrödinger : stochasticité et ordre biologique
    5] Notion de programme et déterminisme génétique
    6] Complexité et mesures de complexité
    7] Le vivant et la machine
    8] La fonction biologique
    9] Modéliser la dynamique des systèmes vivants
    Chapitre 14
    Sylvain Lespinats
    Le fléau de la dimension en biologie théorique
    1] Les métriques
    2] Dimension de l’espace et dimension intrinsèque des données
    3] Le fléau de la dimension
    4] Réduction de la dimension et analyse visuelle des données
    Auteurs & résumés/abstracts

  • Une étude consacrée à un essai du célèbre embryologue Wilhelm Roux
    En 1881, le grand embryologiste allemand Wilhelm Roux publie cet essai dont la densité et l'originalité ne cessent, encore aujourd'hui, d'étonner. Inspiré par les idées de Charles Darwin, il cherche à en prolonger la portée en imaginant l'organisme comme un territoire où des formes variables de sélection naturelle opèrent sur toutes les entités, de la cellule à l'organe. Comment ces dynamiques opèreraient-elles ? Seraient-elles de même nature ? Pourraient-elles interagir ? Bien plus qu'un jeu de l'esprit, c'est à une exploration subtile que le lecteur est convié, dans les méandres d'une pensée foisonnante, qui se déploie dans une filiation parfois rebelle vis à vis de l'auteur de l'Origine des espèces. Ce dernier n'en déclara pas moins que c'était « un des livres les plus importants [...] sur l'évolution » qu'il lui avait été donné de lire. Bien que méconnu, cet ouvrage marqua néanmoins profondément ses lecteurs les plus illustres. Nietzsche, notamment, y puisa la source de son engouement pour la biologie, et les fondements de certains de ses concepts majeurs : Wilhelm Roux se trouve ainsi être le passeur entre deux des plus grands penseurs de l'ère moderne. Et par une pirouette de l'Histoire, certaines hypothèses de ce livre, longtemps tenues pour obsolètes, se révèlent au contraire visionnaires, au regard de travaux récents qui réévaluent considérablement la place du hasard dans le fonctionnement des cellules et des organismes. Première traduction en français de cette échappée solitaire de la pensée biologique, ce texte est précédé d'une préface qui développe de manière critique cette postérité inattendue.
    Découvrez une vision de l'organisme comme un territoire où des formes variables de sélection naturelle opèrent sur toutes les entités, de la cellule à l'organe.
    EXTRAIT
    Si l'adaptation au stimulus est si parfaite que celui-ci est devenu absolument vital et qu'en son absence l'assimilation et la conservation de la qualité normale ne se produisent pas du tout, il en résulte une conséquence supplémentaire. Les parties de l'organisme ne pourront ainsi se conserver et se former que là où le stimulus agira ; et là où le stimulus prendra une certaine forme, il se produira un arrangement de la forme du stimulus, les organes devant adopter la forme et la structure du stimulus. Si, par exemple, le stimulus agit plutôt dans certaines directions, comme c'est le cas dans les os, alors les cellules mères se trouvant dans ces directions sont les plus sollicitées pour former la substance osseuse.
    À PROPOS DE L'AUTEUR
    Wilhelm Roux est un embryologiste et zoologiste allemand (1850-1924), considéré comme un père fondateur de l'embryologie expérimentale. Il est également à l'origine du premier journal consacré à cette discipline : Archiv für Entwicklungsmechanik der Organismen (Archives pour le mécanisme de développement des organismes).

  • Un regard critique sur la notion de biodiversité
    La diversité des êtres vivants est depuis fort longtemps un objet de réflexions scientifiques et philosophiques, mais le mot « biodiversité » est apparu seulement en 1986, rencontrant immédiatement un énorme succès. L'intérêt des biologistes, agronomes, écologues, etc., pour la conservation et la valorisation de la nature a été renouvelé et amplifié par l'adoption consensuelle de l'objet « biodiversité ». Il a également permis une mobilisation inédite des économistes, des gouvernements et des médias. Pourtant, ce terme s'avère fort ambigu et problématique, comme le présent ouvrage s'attache à le démontrer. Malgré toutes les études consacrées à ce sujet, la compréhension de ce qu'est la biodiversité, sa description, et l'établissement de politiques appropriées visant à sa conservation et à son amélioration, restent des tâches toujours en chantier. Cet état de fait n'est pas uniquement imputable à des inerties ou des obstacles politiques et étatiques? ; il est sans doute aussi redevable des insuffisances d'une notion versatile dont, toutefois, on ne saurait se passer, tant est entériné son usage, dans les discours des écologues, des ONG, des États. En plein dans ce que l'ONU déclare être la « décennie de la biodiversité » (2011-2020), ce livre vise à faire un bilan critique de l'état du discours sur la biodiversité, rassemblant les compétences de philosophes, de biologistes et d'écologues.
    Découvrez une étude approfondie de l'état du discours sur la biodiversité, qui rassemble les compétences de philosophes, de biologistes et d'écologues.
    EXTRAIT
    Il en résulte que les concepts de diversité et d'équitabilité ne contiennent pas d'information sur l'abondance absolue des espèces et sont moins liés qu'on ne le pense a priori avec une des raisons qui a promu l'émergence du terme biodiversité, à savoir la conservation des espèces : en effet, la viabilité d'une espèce - ou son contraire, sa probabilité d'extinction - est bien davantage liée à l'évolution de son abondance absolue qu'à celle de son abondance relative. Ce constat explique le paradoxe selon lequel les outils utilisés concrètement pour analyser les données de biodiversité n'utilisent pas directement les concepts de diversité et d'équitabilité tels que nous les avons introduits.
    À PROPOS DES AUTEURS
    Elena Casetta est chercheuse postdoctorale au Centre de philosophie des sciences de l'Université de Lisbonne et membre du Laboratoire d'ontologie de l'Université de Turin. Ses recherches portent sur la philosophie et les politiques de la biodiversité, la nature des espèces et les théories des genres naturels mais également sur le lien entre sexe et genre sexuel. Julien Delors est maître de conférence en histoire et philosophie des sciences à l'université de Bretagne occidentale, Brest. Sous leur direction, plusieurs auteurs ont contribué à la rédaction de La biodiversité en question : Anouk Barberousse, Patrick Blandin, Denis Couvet, Vincent Devictor, Jean Gayon, Frédéric Gosselin, Philippe Huneman, Christian Lévêque, Yves Meinard, Julien Mestrallet, Sarah Samadi et Jean-Christophe Vandevelde.

  • Une étude approfondie des théories darwiniennes et de leurs différentes implications
    La théorie darwinienne de l'évolution reste le paradigme dominant de la biologie et de la paléontologie. Elle prouve sa fécondité et sa puissance explicative dans de très nombreux domaines. Pourtant, dans cet ouvrage, pas question d'un fétichisme de Darwin, mais d'un examen attentif du domaine de validité épistémologique et expérimental des idées du savant naturaliste. Ainsi, ce livre expose leurs multiples ramifications en sciences de la vie, en sciences humaines et en philosophie. A cette fin, cinquante auteurs explorent les grandes notions qui irriguent les sciences de l'évolution, ainsi que de très nombreux chantiers des savoirs biologiques contemporains, puis considèrent les tentatives d'exportation du mode de pensée darwinien à propos de problématiques autrefois hors de son champ d'action (éthique, psychologie, économie, etc.). Les questions du créationnisme et de l'enseignement viennent clore cet ouvrage.
    Le premier volet d'un ouvrage collectif et enrichissant, qui explore la pensée de Darwin et l'examine sous toutes ses coutures.
    EXTRAIT
    Dans le paradigme darwinien qui nous préoccupe ici, l'enjeu est donc de reformuler la question « qu'est-ce qui varie ? » en « quelles sont les variations qui peuvent se transmettre par le jeu des pressions évolutives ? ». C'est une restriction drastique de la précédente mais on va le voir, elle demeure incroyablement vaste.
    À PROPOS DES AUTEURS
    Les mondes darwiniens est le résultat de la collaboration de cinquante auteurs, sous la direction de Thomas Heams, Philippe Huneman, Guillaume Lecointre et Marc Silberstein.

  • Une étude approfondie des théories darwiniennes et de leurs différentes implications
    La théorie darwinienne de l'évolution reste le paradigme dominant de la biologie et de la paléontologie. Elle prouve sa fécondité et sa puissance explicative dans de très nombreux domaines. Pourtant, dans cet ouvrage, pas question d'un fétichisme de Darwin, mais d'un examen attentif du domaine de validité épistémologique et expérimental des idées du savant naturaliste. Ainsi, ce livre expose leurs multiples ramifications en sciences de la vie, en sciences humaines et en philosophie. A cette fin, cinquante auteurs explorent les grandes notions qui irriguent les sciences de l'évolution, ainsi que de très nombreux chantiers des savoirs biologiques contemporains, puis considèrent les tentatives d'exportation du mode de pensée darwinien à propos de problématiques autrefois hors de son champ d'action (éthique, psychologie, économie, etc.). Les questions du créationnisme et de l'enseignement viennent clore cet ouvrage.
    Dans ce second volume des Monde darwiniens, replongez-vous dans la pensée de l'illustre savant et dans l'examen approfondi de celle-ci.
    EXTRAIT
    La vraie difficulté réside dans la quasi-impossibilité d'aborder la question des origines et de l'évolution de la lignée humaine sans que ne s'invite, sous une forme ou une autre, des quêtes de sens spiritualistes, finalistes ou eschatologiques, sous le terme rarement défini, et donc polysémique, d'hominisation. C'est un immense paradoxe pour la paléoanthropologie puisque l'intérêt, pour ne pas dire la passion, pour cette grande question qui, justement, émane de ce besoin séculaire de comprendre notre place dans l'univers, ce qui a suscité une fascinante diversité de récits oraux et écrits sur l'émergence du cosmos - et de l'Homme -, qu'on appelle les cosmogonies. C'est incontestablement une caractéristique de l'Homme.
    À PROPOS DES AUTEURS
    Les mondes darwiniens est le résultat de la collaboration de cinquante auteurs, sous la direction de Thomas Heams, Philippe Huneman, Guillaume Lecointre et Marc Silberstein.

  • Une étude comparative de la sexualité
    Qu'est-ce que la sexualité? ? Quand et comment est-elle apparue ? Quels sont les principaux traits de son évolution ? Fort de sa compétence en génétique et en biologie évolutive, Jean Génermont propose des réponses et des pistes de réflexion issues de ses propres travaux, tout en s'appuyant sur de nombreux exemples pris aussi bien chez les animaux que chez les plantes terrestres.
    Jean Génermont effectue ici une étude comparative des caractéristiques de la sexualité chez les représentants actuels de diverses lignées eucaryotes. Il en ressort que la fonction ancestrale de la sexualité est d'apporter par la fécondation un accroissement de robustesse vis-à-vis des variations du milieu, dont découle la fonction de brassage génétique. À ces deux fonctions universelles s'ajoute, uniquement chez les pluricellulaires, la fonction reproductrice.
    À partir de ces conclusions, Jean Génermont élabore des scénarios sur la naissance de la sexualité, initialement sans sexes? ; sur sa structuration par émergence et diversification des incompatibilités sexuelles et de la différenciation sexuelle ; sur l'acquisition de sa fonction reproductrice lors de chaque transition de l'unicellularité vers la pluricellularité.
    Découvrez cette étude approfondie des différents aspects de la sexualité tels que son apparition, son évolution, ses représentants (unicellulaires et pluricellulaires), ses mécanismes, ou encore ses fonctions biologique et génétique.
    EXTRAIT
    La formule « 1+1 = 1 » proposée dans le titre de cette section pour caractériser la fécondation, certes frappante, doit être pour le moins nuancée. Les cellules dénombrées dans les deux membres de l'égalité ne sont en effet pas de même nature. Aussi est-il bien préférable de recourir à un symbolisme plus proche de celui de la chimie que de celui de l'arithmétique et d'écrire « 1 haploïde + 1 haploïde ? 1 diploïde ».
    À PROPOS DE L'AUTEUR
    Jean Génermont, ancien professeur à l'université Paris-Sud, a enseigné dans divers domaines de la biologie, plus particulièrement biologie animale et génétique. Ses recherches ont porté principalement sur la biologie évolutive des ciliés, notamment la notion d'espèce et la génétique de l'adaptation aux variations du milieu. Il est auteur, entre autres, de Les Mécanismes de l'évolution (1979), a dirigé, avec Charles Bocquet et Maxime Lamotte, Les Problèmes de l'espèce dans le règne animal (3 vol., 1976-1980), a participé à la conception et à la réalisation de la «Grande galerie de l'évolution» du Muséum national d'histoire naturelle, et a assuré avec Patrick Tort la coordination scientifique du Dictionnaire du darwinisme et de l'évolution (1996).

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