Olivier Hamant, directeur de recherche en biologie, explique dans cette conférence les grands principes du vivant, dont le principe de robustesse. Notion essentiel pour imaginer le monde nécessaire qu'il nous faut mettre en oeuvre.
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Sources
Hamant https://www.youtube.com/watch?v=ifdR6iQQmDU
Musique https://www.youtube.com/watch?v=39PVEaSytpo
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Quelle est la définition de la robustesse ?
Maintenir le système stable malgré les fluctuations.
Sur quelles valeurs se contrstuit la robustesse du vivant ?
inefficacité, hétérogénéité, Incertiture, Lenteur, Redondance, Incohérences, inachèvement.
Quel est l'optimum de température pour nos enzymes ?
40°c.
#hamant #biologie #écologie #résilience #robustesse #performance #extrait #ethiqueettac
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Quelle est la définition de la robustesse ?
Maintenir le système stable malgré les fluctuations.
Sur quelles valeurs se contrstuit la robustesse du vivant ?
inefficacité, hétérogénéité, Incertiture, Lenteur, Redondance, Incohérences, inachèvement.
Quel est l'optimum de température pour nos enzymes ?
40°c.
#hamant #biologie #écologie #résilience #robustesse #performance #extrait #ethiqueettac
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ÉducationTranscription
00:01Les écosystèmes vivants
00:07Depuis une vingtaine d'années, on a commencé à analyser les systèmes vivants à d'autres échelles.
00:13Aux échelles des écosystèmes entiers et aux échelles moléculaires, donc à toutes les échelles, de la molécule jusqu'à l
00:19'écosystème.
00:20Et ce dont on s'est rendu compte, c'est que les êtres vivants sont construits sur un certain nombre
00:26de valeurs qui sont listées ici.
00:29Une efficacité, donc pas d'objectif.
00:33Ça on le savait depuis Darwin, la théorie de l'évolution, il n'y a pas d'objectif.
00:37La théorie de l'évolution est aveugle, il n'y a pas de destination.
00:41Les globules rouges ne veulent pas devenir violets.
00:44Et on ne sait pas ce qu'ils vont devenir.
00:45Donc il n'y a pas d'objectif.
00:47C'est extrêmement hétérogène.
00:49La biodiversité, c'est des millions, des milliards.
00:53C'est hyper hétérogène, c'est hyper incertain.
00:55Enfin, il y a beaucoup d'aléatoires dans les réseaux du vivant, dans les systèmes vivants.
00:59Il y a même tout un champ de la biologie qui s'appelle la biologie stochastique,
01:02qui n'étudie que ça, que les processus aléatoires en vivant.
01:05Il y en a vraiment partout, c'est très incertain.
01:07C'est très lent, il y a beaucoup de lenteur, il y a énormément de délais dans les réseaux moléculaires,
01:12dans les réseaux de neurones, dans les réseaux d'écosystèmes.
01:14Beaucoup de redondances, mais des millions de redondances.
01:16Ce n'est pas juste le groupe électrogène qu'on met au-dessus de l'hôpital.
01:18C'est des millions de redondances, c'est extrêmement redondant.
01:22Extrêmement incohérent dans les réseaux moléculaires, les réseaux de gènes en particulier.
01:26En fait, quand on regarde des réseaux de gènes, on voit qu'il y a une protéine qui va activer
01:30quelque chose
01:30et la même protéine va inhiber la même protéine.
01:33Donc en fait, si vous voulez avoir une image mentale d'un être vivant,
01:36c'est un automobiliste qui a le pied sur l'accélérateur et sur le frein en même temps.
01:42Et là, vous avez à peu près une bonne image de ce que c'est qu'un être vivant.
01:45Donc c'est vraiment complètement incohérent, c'est complètement incohérent.
01:48Et tout ça, en plus, c'est inachevé, parce que si c'était achevé, ce serait mort.
01:54Et donc vous voyez, c'est que des contre-performances.
01:58Ça, c'est que des contre-performances du point de vue d'un humain du XXIe siècle.
02:01Et pourtant, c'est ça qui construit le vivant.
02:04C'est le cœur nucléaire du vivant.
02:06C'est de la contre-performance.
02:09Alors, pourquoi le vivant est-il si peu performant ?
02:12Évidemment qu'il y a une valeur ajoutée à tout ça.
02:14C'est qu'en fait, le vivant construit sur ses contre-performances une nouvelle valeur.
02:19Et cette nouvelle valeur, c'est la robustesse.
02:22La robustesse, c'est maintenir le système stable malgré les fluctuations.
02:28Maintenir le système stable malgré les fluctuations.
02:32C'est ça qui est sélectionné au cours de l'évolution.
02:35L'évolution sélectionne des êtres vivants robustes.
02:39Ils sont viables malgré les fluctuations.
02:42Ils sont capables de traverser les fluctuations.
02:43Et cette capacité à traverser les fluctuations, ça dépend des contre-performances.
02:49Je vais le dire autrement, si vous êtes très performant,
02:52vous vous enférez dans une voie étroite et vous êtes incapable de gérer une fluctuation.
02:57L'optimisation fragilise.
02:59Je peux le dire autrement.
03:00Quand vous optimisez, il faut tout de suite vous demander « qu'est-ce que je fragilise ? »
03:04Parce qu'on fragilise toujours quand on optimise.
03:06Le vivant n'optimise pas, il est sous-optimal.
03:09Alors, je vous le déclare un petit peu comme ça.
03:11Là, je vais quand même vous le démontrer.
03:12Parce que c'est un scientifique, ça démontre.
03:14Donc, il faut quand même que je vous le démontre.
03:15Alors, du coup, je vais juste prendre deux, trois exemples.
03:19Premier exemple, température corporelle.
03:21Température corporelle, donc vous savez, on a une température corporelle 37 degrés à peu près,
03:2636, 35, 37.
03:28Quand on extrait les protéines et les enzymes de votre corps, qu'on les met en tube à essai
03:33et qu'on mesure leur activité, on va trouver en général un optimum autour de 40 degrés.
03:4040 degrés, ce n'est pas 37 degrés, c'est 40 degrés.
03:43Alors, vous allez me dire « 3 degrés de différence, ce n'est pas énorme ».
03:46Alors, pour un biologiste, si, c'est énorme.
03:503 degrés de différence, ça veut dire que certaines enzymes,
03:52elles sont un million de fois plus actives à 40 degrés qu'à 37 degrés.
03:57Donc, quand votre corps est à 40 degrés, c'est un autre corps,
04:02c'est un autre métabolisme et c'est surtout un autre système immunitaire.
04:07Quand vous êtes à 40 degrés, vous êtes au top de la performance.
04:11Ce n'est pas intuitif, parce qu'en général, on est plutôt claqué, plutôt envie de dormir.
04:16Mais votre métabolisme, votre système immunitaire, c'est là qu'il est au sommet de la performance,
04:21il est au maximum de la performance.
04:23Et donc là, vous commencez à comprendre la logique.
04:24C'est-à-dire qu'à 37 degrés, votre corps, il fonctionne de façon satisfaisante.
04:3010 sur 20.
04:32Pas plus.
04:33Juste satisfaisant.
04:35Mais par contre, s'il y a un pathogène qui rentre, une bactérie, un virus,
04:38vous commencez à avoir une inflammation, de la fièvre.
04:41Et là, votre métabolisme, votre système immunitaire commence à être boosté.
04:45Et là, vous allez pouvoir décaniller le pathogène qui passe,
04:48parce que vous avez eu un gain de performance.
04:50Et donc, du coup, il y a deux messages philosophiques très simples.
04:53À 37 degrés, vous êtes en dessous de l'optimum, mais bien en dessous.
04:58Vous êtes vraiment en dessous.
04:59Et ça, ça permet de gérer des fluctuations.
05:01Une fluctuation de pathogènes.
05:05Première raison philosophique.
05:07Deuxième message, c'est que le vivant s'autorise la performance.
05:13Mais le vivant s'autorise la performance de façon transitoire, exceptionnelle.
05:1940 degrés, c'est trois jours.
05:20Trois jours maximum.
05:21Après, c'est mortel.
05:22C'est létal.
05:24C'est que les protéines se dénaturent.
05:25C'est un burn-out moléculaire, 40 degrés.
05:28On ne peut pas rester très performant.
05:29Donc, vous voyez, ce n'est pas comme tout à l'heure.
05:30Je vous disais, la guerre, il y a un effet de cliquet.
05:32On augmente les performances, on n'arrête pas d'augmenter.
05:34Non, le vivant, lui, il augmente et il revient au niveau de croisière.
05:37Il ne reste pas comme ça, à incrémenter la performance.
05:40Évidemment, parce qu'il faut gérer des fluctuations.
05:42Donc, ça, c'est l'exemple de la température corporelle,
05:44mais qui permet bien de montrer que le vivant gère d'abord les fluctuations.
05:49Un deuxième exemple, c'est par exemple l'exemple des bactéries.
05:52Les bactéries, comme vous le savez, sont soumises à des tas de stress dans tous les sens.
05:56Quand elles changent la température, comme nous, la lumière, la température.
05:59Et puis, nous, on a en plus extrait des molécules, des champignons,
06:02qui s'appellent les antibiotiques.
06:04Les antibiotiques, ça permet de tuer les bactéries,
06:08comme on l'a dit, antibiotiques, ça tue les bactéries.
06:11Alors, quand vous soumettez des bactéries à des antibiotiques,
06:14il y a toujours des bactéries qui résistent.
06:17Et donc, ça, ça a quand même été toujours une grande question pendant longtemps.
06:20On s'est dit, mais comment ça se fait ?
06:21On met des molécules hyper toxiques, les bactéries arrivent à résister.
06:27Donc, on s'est dit au départ, certainement, c'est comme la course aux armements.
06:30C'est-à-dire qu'en fait, elles ont trouvé une autre molécule,
06:32qui est encore plus forte, qui va détruire l'antibiotique, etc.
06:37Donc, ça, ce serait la stratégie de la performance, la stratégie de la guerre.
06:40Alors, ce n'est pas du tout ce que font les bactéries.
06:42Et maintenant, on le sait, c'est bien démontré.
06:44Les bactéries qui sont soumises à des stress,
06:46et notamment des stress antibiotiques, elles dorment.
06:50Elles passent en hibernation.
06:52Et elles attendent que la vague d'antibiotiques passe.
06:55Donc là, vous voyez, c'est typiquement une solution robuste,
07:00construite contre la performance.
07:01C'est vraiment, c'est Gaston Lagaffe, je dors, pour résister à la fluctuation.
07:06Et donc, en fait, c'est même très bien démontré.
07:08C'est-à-dire qu'en fait, si vous augmentez la dose d'antibiotiques,
07:10il y a plus de bactéries qui dorment.
07:12Et maintenant, il y a même, pour la petite histoire,
07:14des projets de recherche pour essayer de réveiller les bactéries,
07:17pour les rendre sensibles aux antibiotiques.
07:19Plutôt que de créer des nouveaux antibiotiques,
07:21plutôt essayer de rendre les bactéries les réveiller.
07:24Donc, ça, c'est un exemple pareil,
07:26où en fait, on construit de la robustesse,
07:27enfin, les bactéries construisent leur robustesse en allant contre la performance.
07:31Alors, je vais vous donner un troisième exemple,
07:33mais avant, j'aimerais vous poser une petite question.
07:36Parce qu'en fait, cette revisiter le vivant, là,
07:39ça permet de se poser des grandes questions.
07:40Parce que d'un seul coup, là, on est vraiment dans le cœur nucléaire du vivant.
07:42Et du coup, ma question, c'est celle-là.
07:45Pourquoi les plantes sont-elles vertes ?
07:49Oui, je crois que c'est bon.
07:50Oui, en effet, voilà.
07:50Donc, en effet, c'est pour gérer les fluctuations lumineuses.
07:53Mais c'est même au-delà de ça, en fait,
07:54c'est pour gérer les fluctuations tout court.
07:56Alors, je vais vous le démontrer, parce que là, je vous le dis comme ça.
07:59Mais c'est quand même, et en plus, c'est des travaux assez récents.
08:01Donc, c'est assez marrant.
08:02Et c'est une grande question, quand même.
08:03Pourquoi les plantes sont-elles vertes ?
08:04Après tout, on peut se poser la question.
08:05Alors, les plantes sont vertes.
08:07Pourquoi elles sont vertes ?
08:08Parce qu'elles font de la photosynthèse.
08:09Ça, tout le monde le sait bien.
08:10Donc, la photosynthèse, c'est quoi ?
08:12C'est le processus métabolique le plus important sur Terre.
08:15C'est ce qui permet de transformer un gaz, le CO2, en fibre, en fibre de carbone.
08:20Une plante, c'est du CO2 polymérisé.
08:23On peut le dire comme ça.
08:24Alors, ce processus métabolique, la photosynthèse, ça existe depuis 3,8 milliards d'années.
08:32C'est un des processus métaboliques les plus anciens sur Terre.
08:35C'est très ancien.
08:35La première trace isotopique, c'est 3,8 milliards d'années.
08:38Le rendement de la photosynthèse, moins de 1%.
08:43Donc, quand je dis rendement, c'est la différence qu'il y a entre l'énergie solaire qui arrive sur
08:47la feuille
08:47et l'énergie métabolique qui en sort.
08:50Donc, c'est très faible.
08:51Ce n'est pas nul, mais c'est presque nul.
08:54C'est assez minable comme rendement.
08:56Moins de 1%.
08:57En clair, ça veut dire que les plantes gâchent 99% de l'énergie solaire.
09:03Donc, c'est un gâchis énorme.
09:04Alors, j'ai mis des panneaux solaires à côté parce que nous, depuis 50 ans, on fait des panneaux solaires
09:09et on est déjà à 15% de rendement.
09:11Non, ce n'est pas pareil, évidemment.
09:12Mais c'est quand même des objets de capture de l'énergie solaire.
09:15Donc, comment ça se fait que nous, en 50 ans, on ait réussi à optimiser des panneaux solaires
09:20et que les plantes depuis 3,8 milliards d'années, enfin les plantes et la photosynthèse avant bactérienne,
09:25depuis 3,8 milliards d'années, en soient restées à moins de 1%.
09:29Il n'y a pas eu d'optimisation avec autant de temps.
09:31C'est quand même assez étonnant, cette histoire.
09:34Alors, il y a une chose qui doit vous frapper, c'est que les panneaux solaires sont noirs
09:38et les plantes sont vertes.
09:40Alors, déjà, là, les plantes se plantent, si on peut le dire comme ça.
09:45Elles devraient être noires.
09:47Les plantes devraient être noires.
09:48Si elles devaient capter toute l'énergie solaire, il faudrait que les plantes soient noires.
09:51C'est le noir qui absorbe tout l'arc-en-ciel.
09:54Toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, c'est le noir.
09:56Donc, en fait, si elles sont vertes, ça veut dire que les plantes absorbent le rouge, le bleu,
10:01donc les deux extrêmes de l'arc-en-ciel, et elles reflètent tout ce qu'il y a au milieu,
10:05le vert.
10:05Et c'est ça qui nous revient dans les yeux.
10:07C'est pour ça qu'on les voit en vert.
10:08Donc là, il y a un énorme gâchis d'énergie.
10:10Les plantes gâchent énormément d'énergie.
10:12Donc, la question, c'est pourquoi les plantes sont-elles vertes ?
10:14C'était ma question.
10:16Je vous fais la version courte parce qu'il y a un article et d'autres qui ont suivi
10:19qui ont pu le démontrer, ça.
10:21Donc, en fait, la question qu'il faut se poser, c'est qu'est-ce qu'il faudrait faire
10:26pour que la photosynthèse soit la plus performante possible ?
10:30Alors, en fait, si on veut que la photosynthèse soit au maximum de performance,
10:33il faut que le flux de photons, donc les particules de lumière, tombent de façon très régulière.
10:38Si ça tombe de façon très régulière, alors là, ça tourne comme une...
10:41Ça tourne très bien, là, et du coup, on a un rendement très, très bon.
10:44Mais sauf que dans la vraie vie, la lumière, ça fluctue.
10:47Entre le matin, le soir, les nuages qui passent, la température.
10:51Donc, la qualité, la quantité de lumière fluctue tout le temps.
10:55Et puis, il y a autre chose, c'est que les cellules elles-mêmes, elles fluctuent.
10:58Les cellules se divisent, elles meurent, les protéines se polymérisent, se dépolymérisent.
11:02Donc, ça fluctue à l'extérieur, ça fluctue à l'intérieur.
11:05Quelle est la solution dans un monde fluctuant ?
11:08Et bien, donc, maintenant, c'est démontré par la physique quantique,
11:11mais donc, là, je sors de mon domaine de compétence.
11:13Mais il y a une seule solution.
11:15Et la seule solution, c'est d'absorber dans le rouge et d'absorber dans le bleu.
11:19Et il faut que les deux pics d'absorption soient éloignés l'un de l'autre,
11:23donc les deux extrêmes de l'arc-en-ciel, pour autoriser des fluctuations.
11:27Donc, si je vous le dis différemment, la question, c'est pourquoi les plantes sont-elles vertes ?
11:32La réponse, pour gérer les fluctuations, les fluctuations, les fluctuations.
11:38Il n'est jamais question de performance.
11:42Et vous voyez, depuis 3,8 milliards d'années, moins de 1% de rendement.
11:47Donc, la prochaine fois que vous voyez une plante verte,
11:50elle vous dit, moi, je gère les fluctuations.
11:53Je ne m'intéresse pas à la performance.
11:56C'est ça, le message de la couleur verte des plantes.
11:58C'est ça qu'elle vous dit.
11:59Donc, voilà.
12:00Il me semble que là, il y a quand même un message à creuser.
12:03Et donc, en fait, je ne vais pas vous faire les...
12:04Il y en a des centaines, il y en a des milliers d'exemples comme ça.
12:06Donc, je ne vais pas vous faire la liste.
12:07Mais il y en a plein, plein, plein, plein, plein d'exemples comme ça.
12:09En fait, on se rend compte que des contre-performances nourrissent l'adaptabilité des plantes et des plantes et des
12:16êtres vivants,
12:17tous les êtres vivants, et leur permettent d'être adaptables, d'être toujours capables de s'adapter.
12:23Et donc, ça, ça va contre la performance et ça génère de la robustesse.
12:26Maintenir le système stable malgré les fluctuations.
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