Pourquoi le léopard est-il tacheté et le tigre rayé ? Les maths au secours du vivant

Invités :

- Pascal Chossat, Directeur de Recherche (émérite) CNRS - Laboratoire J-A Dieudonné – CNRS - Université Côte d'Azur - Parc Valrose – Nice.

  - Jean-Christophe Poggiale, Professeur - Responsable du Master d’Océanographie – Directeur adjoint de l’OSU Institut Pytheas Campus de Luminy Marseille – Enseignement Université Aix-Marseille - Membre du MIO (Institut Méditerranée d’Océanologie).

  Les mathématiques se sont développées parallèlement à la physique depuis le 17è siècle. L’impact réciproque de ces deux sciences a été tel que le prix Nobel de physique Eugène Wigner a publié en 1960 un article intitulé: « La déraisonnable efficacité des mathématiques dans les sciences naturelles ». Dans le monde anglo-saxon les « sciences naturelles » incluent la physique.

 

Cette « efficacité » est-elle vraie aussi dans les sciences de la vie ?

On en a longtemps douté, tant la biologie, science de la complexité, semblait fermée à la modélisation mathématique. Cette situation a commencé à changer au début du siècle dernier, d'abord lentement puis de plus en plus vite avec les progrès des techniques expérimentales ainsi que l’irruption de la puissance du traitement informatique des données.

 

Un exemple précurseur et spectaculaire de cette irruption des maths dans le champ de la biologie est la théorie de la morphogénèse initiée par Alan Turing il y a 65 ans.

Cette théorie se propose de décrire la production et la sélection des formes et des structures biologiques à partir d'arguments simples et mathématiquement abordable.

Elle permet par exemple d'expliquer pourquoi le tigre est rayé et le léopard tacheté...

Même si beaucoup reste à faire du côté de la biologie pour détailler les processus à l'œuvre, il ne fait pas de doute que la théorie de Turing a fait faire des progrès considérables à cette branche de la biologie.

 

Avant d'en débattre nous présenterons les principaux traits de cette théorie et nous tâcherons aussi de montrer que les mathématiques sous-jacentes, loin d'être spécifiques à la biologie, permettent  d'expliquer la formation de structures dans de nombreux autres domaines de la science.