À l'intersection de la biologie évolutive, de la biologie du développement, de l'embryogenèse, de la génétique et de la génomique, cette leçon inaugurale étudie les différentes temporalités de l'embryon. Elle aborde également des approches technologiques récentes permettant de produire et de cultiver des pseudo-embryons in vitro, qui pourraient aboutir à terme à la possibilité de concevoir et de faire croître des embryons intégralement ex utero, sans même avoir recours à des cellules germinales. Ce nouveau champ de recherche soulève des questions éthiques et sociales essentielles qui nécessitent d'être considérées avec beaucoup d'attention.
Pour préserver la biodiversité et les nombreux services qu'elle nous rend, nous devons comprendre comment elle s'est formée et quels sont les facteurs jouant sur sa dynamique. La théorie de l'évolution par sélection naturelle offre un paradigme très puissant pour expliquer pourquoi le monde vivant est tel qu'il est, comment la biodiversité se forme, quelle est sa dynamique, et enfin comment les populations arrivent à s'adapter ou non à un environnement changeant. Face à la menace du changement climatique et au déclin rapide de la biodiversité qu'il entraîne, les sciences de l'écologie et de l'évolution sont essentielles pour mesurer l'ampleur de la crise actuelle et ses conséquences sur les sociétés humaines.
La biodiversité est née dans l'océan ancestral il y a 3850 millions d'années, quand les premières cellules se sont clonées par scissiparité. La vie s'est ensuite diversifiée dans l'océan durant des milliards et des centaines de millions d'années, et se sont alors produits des événements essentiels pour le vivant : l'émergence de la cellule eucaryote, la capture de bactéries qui deviendront les organites par symbiose, la pluricellularité, enfin le développement de la sexualité. Bien plus qu'un inventaire d'espèces élaboré depuis plusieurs siècles, la biodiversité est l'ensemble des relations établies entre les êtres vivants et leur environnement. Elle est actuellement très menacée par la destruction et la contamination des milieux naturels, la surexploitation des ressources naturelles, l'introduction anarchique d'espèces et le réchauffement climatique. Nous ne faisons aujourd'hui que prolonger et accélérer ce mouvement, amplifié par la démographie et l'idée délétère d'asservissement de la nature. Alors qu'aujourd'hui l'humanité vit majoritairement dans les cités, il devient impératif d'enrayer cette érosion de la diversité biologique : c'est l'objectif que s'étaient fixé les Nations unies pour 2010 à Johannesburg en 2002, échéance désormais reportée à 2020. Saurons-nous pleinement justifier, enfin mériter au cours de ce XXIe siècle, ce terme sapiens que nous nous sommes nous-mêmes attribué ?
Le stockage et la conversion de l'énergie sont un des grands défis scientifiques des prochaines décennies et un enjeu environnemental majeur. Quels nouveaux matériaux vont permettre de fabriquer des batteries plus efficaces et plus « propres » ? Jean-Marie Tarascon fait le point sur ces questions qui concernent notre avenir et celui de la planète. Il présente notamment les technologies à ions Lithium, l'apport des nanaotechnologies, et les recherches visant à l'élaboration des matériaux par des méthodes « bio-inspirées » : l'utilisation des matériaux d'électrodes provenant de la biomasse et obtenues par « chimie verte ».
La diversité biologique chez l'être humain est immense : de notre apparence physique à nos capacités à digérer certains aliments, en passant par nos relations avec les pathogènes ou nos vulnérabilités à certaines maladies. Mais quels sont les origines et les facteurs qui façonnent cette diversité ? Quelle est la contribution de l'environnement et de la génétique à la diversité phénotypique observée chez les humains d'aujourd'hui ? Comment l'histoire démographique de notre espèce et la sélection naturelle façonnent-elles la diversité génétique des populations humaines ? Ma leçon inaugurale a pour objet de montrer comment toutes ces questions sont abordées dans mes recherches sous l'angle de l'évolution et de la génomique humaine.
Aux XIXe et XXe siècles, les découvertes en neurobiologie et en immunologie ont bouleversé la manière dont nous comprenions les interactions des êtres vivants avec leur environnement. Malgré ces avancées, il faudra attendre le tournant du xxie siècle pour que le dogme de la séparation entre cerveau et système immunitaire soit discuté. Depuis une vingtaine d'années, les études attestent le rôle de cellules immunitaires du cerveau non seulement dans la construction et le fonctionnement de l'activité cérébrale, mais aussi dans l'apparition de pathologies neurodégénératives et psychiatriques. Il apparaît donc essentiel de cultiver une approche systémique qui vise à considérer le cerveau dans sa dynamique d'évolution et dans le contexte plus général du corps. Cette approche, qui cherche également à connaître l'origine des maladies, est une source d'espoir pour l'émergence de nouvelles voies thérapeutiques.
Qu'en est-il de l'immunologie moléculaire ? S'agit-il stricto sensu de l'étude des molécules du système immunitaire et de leurs interactions ? Sans doute. Une partie importante de l'immunologie s'occupe de récepteurs et de leurs ligands, et de la transmission des signaux depuis la surface des cellules jusqu'à leur noyau. C'est aujourd'hui l'un des champs de la biologie où on voit le mieux comment des agrégats moléculaires s'assemblent et se dissocient dans des combinatoires hautement spécifiques. Mais ce n'est pas cette vision restrictive que je retiens. L'immunologie moléculaire n'est pas un domaine spécialisé de l'immunologie. Elle désigne, au contraire, l'inscription de l'immunologie dans la mouvance de la biologie moléculaire ; ce qui, de fait, en élargit le cadre.
En 2002, Michel Brunet et son équipe mettaient au jour le plus ancien hominidé aujourd'hui connu : « Toumaï ». Cette découverte a bouleversé l'histoire de nos origines. Jusqu'alors, on situait l'apparition des premiers hommes en Afrique de l'Est, il y a trois ou quatre millions d'années, en relation avec un changement de climat : le remplacement de la forêt par la savane aurait favorisé la bipédie. Ce scénario séduisant doit être abandonné : Toumaï a sept million d'années ; il vivait au Tchad, alors recouvert de lacs et de forêts, et il marchait sans doute sur ses deux pieds. C'est l'histoire de cette découverte et de ce bouleversement de nos schémas théoriques que raconte ici Michel Brunet.
Avec l'accès à la chimie du gène et de son fonctionnement, la cellule bactérienne offrait la possibilité de donner un contenu chimique et physique aux vieux concepts biologiques d'hérédité, de variation et d'évolution. Dès 1943, le physicien Erwin Schrdinger arrivait à la conclusion suivante : « L'élément essentiel d'un être vivant, la fibre chromosomique, présente la même solidité de structure qu'un cristal. Elle contient, écrit en langage chiffré, tout le devenir d'un organisme, de son développement et de son fonctionnement. » Interpréter les phénomènes de la vie par les propriétés des structures moléculaires qui caractérisent la cellule, telle devenait l'une des ambitions de la biologie. Nous savons que désormais le mécanisme de la reproduction et de l'hérédité est à la portée de notre chimie expérimentale.
Climate change has been the source of immense challenges for ethical, economic or political analysts. We are aware of the scale of the action required to be taken and the areas in which that action is needed namely efficient energy use, low carbon technologies or deforestation. We have an idea of which technologies need to be developed. We understand the basic economic policy incentives in favour of reducing emissions, stopping deforestation and promoting more sensible use of our natural environment and its resources. The main challenge today is to obtain political adherence to actually accomplishing these changes. The Chair in Sustainable Development - Environment, Energy and Society is supported by TOTAL.
La révolution moléculaire en biologie comprend quatre volets : l'identification chimique du matériel héréditaire en tant qu'acide nucléique polymérisé, l'élucidation des structures des macromolécules biologiques, la preuve que la structure et la biosynthèse des protéines - en particulier des enzymes - sont gouvernées par des gènes spécifiques ; plus récemment, enfin, la découverte et l'analyse des circuits de régulation. Rarement courant de doctrines scientifiques s'est montré si rapidement fécond, si « conquérant » selon le qualificatif bernardien. La découverte de ces horizons nouveaux constitue, sans doute, l'un des événements les plus marquants de la science moderne, comparable au renouvellement que subit la physique en 1915.
Earthquakes, tsunamis, volcanic eruptions: the extent of certain recent natural disasters and their dramatic consequences have reminded us of the power of terrestrial phenomena and of the need for scientific research to understand the Earth's dynamics more fully. Over the last twenty years the study of the Earth's interior has witnessed a real revolution, owing in particular to the development of increasingly sophisticated seismic tomography techniques and the powerful computations made possible by progress in numerical methods and computer technology. Barbara Romanowicz presents us with the current progress and challenges of global seismology.
Le cerveau est une machine qui traite l'information, l'enregistre, donne des ordres à la manière d'un ordinateur. Toutes ses fonctions, aussi nobles soient-elles, résultent exclusivement de l'assemblage d'éléments cellulaires, de leurs interactions ainsi que des signaux reçus du monde extérieur par le canal des organes des sens. Mais quelle méthode suivre pour pénétrer dans une mécanique si désespérante par sa difficulté que d'aucuns, fort éminents, n'hésitent pas à la reléguer dans la catégorie des « boîtes noires » ?
My idea of a theory in biology is quite different from the theoretical biology that is expressed as equations of observed or photographed phenomena. I have a simpler, more concrete conception. Not a mathematical description of what is seen, but an evolving model, a tool developed through bricolage, with mathematics perhaps, but also natural language: one that serves above all to understand the unseen; to guess, beneath the visible, the invisible dimensions of life forms, the underlying "logic".
How can we explain the fundamental paradox of living matter, which combines stability and robustness of form with constant internal dynamics? It is not only the genetic information contained in every cell, but also numerous stochastic biomolecular processes that are at work in morphogenesis. In addition, the shaping of an organism is driven by mechanical forces that operate within and between cells, across tissues and organs. The dynamics of morphogenesis is a self-organized process that emerges from biological control and physical constraints at all scales. Its study is currently bringing together a fast-growing interdisciplinary community that observes, analyses and models living organisms.
« Il faut transporter la philosophie dans la médecine et la médecine dans la philosophie », lit-on dans un traité de la collection hippocratique. Transporter la philosophie dans la médecine signifie faire sortir la médecine de l'empirisme, la rendre rationnelle et scientifique. Transporter la médecine dans la philosophie : la médecine naît d'une demande de soin. Il n'y a pas un gouffre entre ce qui est (le réel) et ce qui doit être (l'idéal) : ce qui est, le nouveau-né qui crie, appelle ce qui doit être. Répondre à la demande de soins par une médecine rationnelle, responsable, c'est adopter une position philosophique. Être médecin n'est pas neutre philosophiquement. La philosophie implicite de l'acte médical peut se résumer en trois affirmations : (1) il y a du mal (toute une métaphysique) ; (2) il faut y porter remède (toute une morale) ; (3) les efforts pour y porter remède sont dérisoires (ironie socratique), mais cela n'empêche pas de les continuer, pour l'honneur.
Au cours des cinquante dernières années, l'explosion de la biologie moléculaire a imposé à la tradition de l'ancienne « histoire naturelle » un choc intellectuel et institutionnel sans précédent. La biologie « pré-moléculaire » a dû, pour survivre, subir une sorte de décantation. Des disciplines anciennes en sont ressorties comme métamorphosées et rajeunies. Aujourd'hui l'urgence mondiale des problèmes environnementaux démontre plus que jamais l'extrême utilité des approches naturalistes, à toutes les échelles de perception, y compris moléculaires. Armand de Ricqlès montre, dans sa leçon de clôture au Collège de France, comment une discipline dite « traditionnelle », la paléontologie, a su se renouveler et survivre à l'heure des grands changements.
Prononcée en 2002 à l'occasion de l'ouverture de la chaire Évolution du climat et des océans, la leçon inaugurale d'Edouard Bard n'a rien perdu de son actualité. Elle nous rappelle que le réchauffement climatique est une préoccupation de longue date d'une partie de la communauté scientifique, qui disposait déjà depuis des décennies de données nombreuses et étayées. À travers une description de l'histoire du climat, l'auteur croise les approches complémentaires de la paléoclimatologie, de l'océanographie et de la géologie pour mieux analyser et contextualiser le réchauffement global que subissent aujourd'hui le climat et les océans. Ce texte précurseur résonne comme un avertissement qui vient faire écho aux préoccupations contemporaines face aux grands enjeux climatiques de notre époque.
Depuis quelques décennies, l'observation de la Terre depuis l'espace a profondément changé notre regard sur la planète et son environnement. Tout en fournissant une meilleure connaissance des différentes composantes du « système Terre » (globe solide, océans, atmosphère, glaces et terres émergées), l'observation spatiale permet aussi de suivre les changements globaux auxquels est soumise la planète sous l'effet des phénomènes naturels et des activités humaines. Les données collectées peuvent contribuer à alimenter des modèles de prévision mis au service de la société et des décideurs politiques, en vue d'une gestion adaptée de notre planète.Spécialiste des sciences de la planète, professeur invitée sur la chaire de Développement durable - Environnement, énergie et société au Collège de France pour l'année 2012-2013, Anny Cazenave est chercheur au Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) et membre de l'Académie des sciences. Elle a participé aux 4e et 5e rapports du Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat (GIEC).
En 2050, la population mondiale atteindra 9 milliards de personnes. Comment s'adapter à des besoins alimentaires et énergétiques croissants tout en préservant notre environnement ? Un des défis majeurs du XXIe siècle est de développer une « bio-économie », c'est-à-dire de créer de nouveaux systèmes de production durables permettant d'articuler les filières alimentaires, énergétiques et chimiques. La « chimie verte » consiste ainsi à remplacer une partie du carbone d'origine fossile par du carbone d'origine biologique produit à partir des composants de la biomasse, des plantes aux micro-algues.
Le changement climatique est source d'immenses défis pour toute analyse éthique, économique et politique. Nous connaissons l'ampleur de l'action requise et les domaines dans lesquels il faut agir : efficacité énergétique, technologies sobres en carbone, déforestation. Nous avons une idée des technologies à développer. Nous comprenons bien les politiques économiques élémentaires qui incitent à la réduction des émissions, à l'arrêt de la déforestation et à la promotion d'un usage plus raisonné de notre environnement naturel et de ses ressources. Le défi consiste aujourd'hui à insuffler la volonté politique d'accomplir tous ces changements.
Recherchées et exploitées depuis l'origine des civilisations, les ressources minérales sont un moteur de l'activité économique et un champ d'observation unique grâce aux informations exceptionnelles qu'elles apportent à notre connaissance de la Terre et de son environnement. L'utilisation raisonnée de ces ressources, la gestion des impacts liés à leur exploitation ou encore la raréfaction sur le moyen terme des gisements les plus riches, notamment en métaux stratégiques, pourraient modifier profondément le paysage économique. Comment exploiter ces ressources de façon durable ?
