• 1 Cet article est la transcription réécrite d’un exposé au colloque De la philosophie à l’organologie (...)

1Depuis toujours, je suis très réservé sur les abus, les passages, les transferts des concepts d’une discipline à l’autre. Je pense tout d’abord qu’il faut se donner chaque fois une épistémologie régionale, puis expérimenter des ponts, des corrélations, des dualités qui mettent en évidence des différences.

• 2 Nicholas Georgescu-Roegen, The Entropy Law and the Economic Process, Harvard University Press, Camb (...)
• 3 R. Koppl, S. Kauffman, G. Longo and T. Felin, « Economy for a CreativeWorld », Journal of Instituti (...)

2Quand Georgescu-Roegen critique les équations à l’équilibre utilisées en économie en faisant référence à la thermodynamique2, ce que j’apprécie, c’est la critique du physicalisme en économie. Les équations en économie sont empruntées aux dynamiques physiques à l’équilibre. Mais la moindre structure économique est loin de l’équilibre, c’est-à-dire qu’elle est l’objet d’un flot d’énergie et de matière, qu’on choisisse une entreprise, un pays ou la Terre toute entière, dans ce dernier cas le flot d’énergie qui arrive du soleil est essentiel. Ce n’est toutefois pas la thermodynamique qui va nous guider pour comprendre l’économie, qui constitue une dynamique historique à analyser dans notre histoire sociale et symbolique, bien au-delà des théories physiques3, mais la référence à la thermodynamique sert d’une façon définitive et radicale à la critique d’une économie à l’équilibre, qui nous accable encore aujourd’hui : on est passé des équations de Walras à celles de Fokker-Planck (des années 1910), excellentes équations dans un système à l’équilibre où il y a une composante probabiliste. Depuis 2008, on nous explique qu’elles vont permettre de justifier le hasard dans la bourse. C’est époustouflant d’en être encore là : cette analyse, qui reprend un langage qui se prétend riche de science puisque emprunté à la physique, induit des déformations gravissimes des processus économiques et sociaux.

• 4 Stephen J. Gould, The Structure of Evolutionary Theory, Harvard University Press, 2002.

5La question de l’exosomatisation est un sujet complexe, auquel Bernard Stiegler a beaucoup travaillé. Ce n’est pas un concept qui concerne seulement les activités humaines : j’essaye de faire des ponts pour comprendre ce concept à l’intérieur de la biologie, c’est-à-dire en restant dans les corps biologiques. Pour mieux comprendre l’exosomation comme processus caractéristique de l’être humain – et pas seulement de l’être humain, car on trouve certains outils non transportables chez des animaux – il peut être utile de se référer au processus biologique que Gould appelle ex-aptation4. Il s’agit de l’adaptation ex post d’un organe pour faire autre chose : par exemple, les plumes pour l’échange thermique qui deviennent une composante essentielle du vol, ou les « podia » de certains animaux qui vont devenir des ailes, voire des bras chez nous, ou, comme il y a 250 millions d’années, la double mâchoire des Gnathostomata, des vertébrés, qui conduit au développement de l’oreille interne. L’ex-aptation est ainsi ce qui crée un nouvel univers possible, une nouvelle niche. Quand on a des oreilles, l’ouïe change notre rapport à l’écosystème.

• 5 V. Fleury and R. Gordon, « Coupling of Growth Differentiation and Morphogenesis, and Integrated App (...)

7Certains collègues, qui opèrent un transfert théorique depuis la physique dans la biologie, utilisent, pour la morphogenèse, des méthodes d’optimum, des géodésiques dans l’analyse de la forme animale5, et même dans l’analyse des trajectoires phylogénétiques : selon moi, ils se trompent sur ce point. Dès que les structures biologiques d’un organe ou d’un être vivant deviennent optimales, il est mort : la notion d’optimalité suppose la stabilité d’un espace dans lequel on a un ordre partiel, comparatif. Avoir un optimum, dans ce cadre, implique une rigidité physique telle qu’elle ne peut qu’entraîner l’inadaptation de l’organisme, étant donné que l’écosystème est en changement permanent. Nos poumons, par exemple, peuvent être analysés en termes de fractales aussi bien que le système vasculaire : on peut calculer grosso modo la dimension fractale des uns et des autres, en optimisant les échanges dans un volume. Mais, justement, ils ne sont pas exactement fractaux comme le serait un cristal physique : la diversité, les irrégularités du poumon par rapport à cette forme physique limite, le rend adaptif aux conditions changeantes de l’atmosphère. La diversité du poumon, à la fois au niveau individuel et dans une espèce, ou dans une population, donne la stabilité face au changement permanent de l’écosystème. Voilà donc une bonne raison pour comprendre l’ex-aptation comme le résultat d’une histoire qui ouvre des possibles, et qui implique de s’éloigner des analyses purement physiques des structures biologiques.

• 6 M. Montévil and M. Mossio, « Closure of constraints in biological organisation », Journal of Theore (...)
• 7 G. Longo and M. Montévil, Perspectives on Organisms: Biological Time, Symmetries and Singularities. (...)

8Voici donc un résumé de certaines des connaissances que nous sommes en train de construire sur l’évolution du vivant et la formation de l’organisme en particulier. Notre travail essaye de corréler les dynamiques de l’organisme et son immersion dans l’écosystème : la notion de contrainte à laquelle Montévil et Mossio ont apporté des contributions très importantes6, devient transversale entre organisme, écosystème et parcours évolutif. Il s’agit aussi d’introduire une notion essentielle dans les sciences évolutives : la durée bergsonienne. Il n’y a que de la durée : dès qu’il y a du vivant, il y a un rythme, donc il y a une distance entre les deux battements – le rythme métabolique, le rythme cardiaque, la respiration. Ce sont ces durées qui construisent le temps du vivant. En physique, depuis Aristote et Einstein, le temps est ce qui est mesuré par une horloge (selon Aristote, « le temps est un mouvement que l’on peut mesurer »). Chez le vivant, c’est bien plus complexe : les rythmes, qui sont des nombres purs, qui deviennent des fréquences quand on les rapporte à la durée de vie, demandent une nouvelle dimension pour être représentés7. Évidemment, il y a le temps thermodynamique, puisqu’il y a plein de processus thermodynamiques irréversibles, mais il y a aussi un temps historique.

• 8 A. Sarti, G. Citti, D. Piotrowski, « Differential Heterogenesis », Lecture Notes in Morphogenesis. (...)

9Nous sommes en débat sur ce sujet avec Alessandro Sarti, ami et mathématicien qui travaille sur l’hétérogenèse, bien au-delà de la morphogenèse de type physique8. Personnellement, je pensais que pour le temps évolutif, donc pour le temps du vivant, il aurait suffi d’ajouter un observable dans la même dimension mais Alessandro Sarti a plutôt tendance à ajouter une autre dimension. La question se pose de savoir si le fait d’ajouter l’autre dimension d’un temps historique, en plus de celle des physiciens pour le temps (thermodynamique), est opportun, puisqu’on ne peut pas avoir une dimension propre du vivant donnée mathématiquement a priori. Le temps de l’évolution est constitué par le processus lui-même : le vivant commence à organiser son temps interne par des rythmes qui correspondent à une constitution du temps locale. Donc il y a des temps locaux pour chaque organisme, et leur interaction dans un écosystème produit le temps évolutif. Il n’y a pas de régularité rythmée dans l’évolution. Je pense qu’il ne peut pas y avoir de référentiel externe que l’on puisse placer comme une dimension propre prédonnée du temps évolutif, car il est constitué comme et par les interactions et les déformations des temps locaux des rythmes de chaque organisme. Bref, le temps évolutif est produit par le processus lui-même : le temps local est sécrété par les rythmes locaux et le temps global d’un écosystème est produit, sécrété, par le processus évolutif.

• 9 Giuseppe Longo, « Confusing biological twins and atomic clocks Today’s ecological relevance of Berg (...)

10En cela, je partage l’analyse du temps en thermodynamique, qui constitue une composante essentielle et une dimension pertinente aussi pour le temps biologique. Mais cette composante ou cette dimension n’est pas suffisante en biologie, comme toute analyse en termes entropiques. En tant que telle, la notion d’entropie issue de la thermodynamique a son temps irréversible, thermodynamique : ce temps est toujours là en arrière-plan, dans le vivant, car il y a des transformations d’énergie donc de la thermodynamique, mais il faut aussi utiliser un langage beaucoup plus riche qui englobe ces processus thermodynamiques. Pour comprendre le vivant, il faut aussi utiliser un autre langage concernant le temps proprement biologique : les rythmes et le temps global historique, évolutif, produit par les processus biologiques, j’en parle en détail dans un article sur le temps « entre Einstein et Bergson »9.

• 10 M-J. West-Eberhard, Developmental Plasticity and evolution, New York, Oxford University Press, 2003

11Je voudrais maintenant souligner l’importance de l’analyse de West-Eberhard10 qui n’est pas assez connue selon moi. Dans la lignée de Lewontin et de Gould, elle établit un point des plus importants : elle montre que la diversification et l’invention du nouveau au cours de l’évolution s’enracine la plupart du temps dans la plasticité du développement. C’est la diversité permanente qui se présente pendant l’ontogenèse à partir de l’embryogenèse et sur laquelle se construit la stabilité d’un nouveau parcours.

• 11 Giuseppe Longo, « How Future Depends on Past Histories and Rare Events in Systems of Life », Founda (...)

14Je voudrais toutefois ajouter à la notion d’ex-aptation de Gould, la notion de surcharge. Un organe est « surchargé » quand il continue à avoir sa fonction tout en s’adaptant pour en avoir une autre11. Typiquement, les organes parmi les plus surchargés au cours de l’évolution, ce sont le cerveau et les mains de l’homme. Certains surchargent aussi le nez avec des lunettes, d’autres les oreilles en mettant des boucles d’oreille, etc. La main est le lieu d’une surcharge incroyable : on l’utilise même pour jouer du piano ! Ces surcharges peuvent modifier l’organe lui-même ! C’est le cas du cerveau. Nous en avons la preuve massive avec la structure neuronale qui se modifie dans l’activité. Lucy, il y a 3 ou 4 millions d’années, avait un petit cerveau de singe, mais les mains libres : la subtilité de l’activité manuelle, puis le langage, très probablement, ont modifié profondément notre cerveau humain. Le cas le plus connu et le plus ancien dans le champ de la neuro-physiologie moderne est celui de la modification de l’épaisseur de la connectivité des synapses et de certaines parties du cerveau chez le violoniste. L’usage de la main modifie structurellement les connexions synaptiques et l’épaisseur même des flux qui ont lieu dans certaines régions du cerveau. Je propose donc cette notion de surcharge, qui est un mot utilisé ailleurs, un mot du langage ordinaire, et qu’il s’agit de spécifier (ou « surcharger »…) en lui donnant un sens scientifique à l’intérieur d’une discipline spécifique (tout comme la physique a donné un sens précis aux notions communes d’énergie ou de force, par exemple).

• 12 Lamberto Maffei, Il mondo del cervello, Laterza, 1998.

17Voici donc une exo-somatisation qui a un effet en retour sur la structure du cerveau, comme l’expliquait Lamberto Maffei, un éminent neurologue12 : on ne le voit pas encore, mais il y a sûrement chez ces enfants qui, dans leur petite enfance, ont été trop longtemps face aux écrans, des changements structurels dans le cerveau. On les a trouvés pour le violoniste, et il faudra les trouver pour ces enfants.

• 13 Jennifer Doudna and Samuel Sternberg, A crack in Creation, the new power to control Evolution, Lond (...)

18Ces considérations au sujet de l’exo-somatisation nous encouragent à prendre en compte le rôle de l’environnement dans l’évolution du vivant, contre le dogme de la biologie moléculaire qui domine actuellement. La question se pose de savoir si le Dogme Central de la biologie moléculaire est en train de donner de la place à l’épigénétique. Il faut toutefois reconnaître qu’il y a encore aujourd’hui une hégémonie totale du géno-centrisme : il suffit de suivre ce qu’il s’est passé dans le débat sur le vaccin ARN, et le rôle qu’ont ces nouvelles techniques d’editing. On voit monter en Europe le problème des OGM car avec cette nouvelle technique CrisprCase9, on nous raconte que ces manipulations sont naturelles et qu’on va faire des OGM « sains ». Mais que sont les OGM ? Les enfants directs du dogme central de la biologie moléculaire : il s’agit de piloter exactement l’organisme dans l’écosystème en modifiant les programmes génétiques, comme nous explique Jennifer Doudna, la toute dernière prix Nobel de chimie en 2020 – contrôler l’évolution, écrit-elle13.

• 14 Giuseppe Longo, « Programming Evolution: a Crack in Science. A Review of the book by Jennifer A. Do (...)
• 15 Frontiers Forum, The CRISPR health revolution | Thursday 31 March 2022 07:00-08:15 Los Angeles.
• 16 Walter Isaacson, The Code Breaker: Jennifer Doudna, Gene Editing, and the Future of the Human Race, (...)
• 17 C. Petit and G. Longo, « The Pandemic and the « techno-fix » ». Organisms. Journal of Biological Sc (...)

19Bref, Jennifer Doudna, centre son livre sur le dogme central14 : elle nous explique qu’il est possible de programmer l’évolution. Certains de ses « followers », soutiennent que nous allons pouvoir adapter l’homme, reprogrammant l’ADN, pour le rendre compatible au changement climatique15. À ce jour, Jennifer Doudna est la candidate la plus forte à la présidence du NIH américain qui dispose de 37 milliards de budget par an – il s’agit de la plus grande institution de recherche bio-médicale au monde. Rappelons aussi que face à la détresse ressentie pendant la pandémie, comme face aux inquiétudes éco-systémiques, ceux qui soutiennent ce dogme ont adopté un ton messianique. Ainsi, les suiveurs les plus enthousiastes de J. Doudna, qui nous promettent d’adapter par l’ADN les humains aux changements éco-systémiques16. Tout comme « on va éliminer tous les virus des voies aériennes supérieures » promet un projet financé par Bill Gates. Si nous parvenions à un tel résultat, nous serions tous morts, étant donné que 99 %, voire plus, des bactéries et des virus sont symbiotiques ou, au pire, indifférents. Pour le dire autrement, les (grands) organismes incompatibles avec plus de 1 % des bactéries ou des virus sont morts. Nous en sommes encore à ce niveau-là de mythes scientistes, et face à la crise, le messianisme du « techno-fix17 » redonne une vitalité incroyable à cette pseudo-culture, cette pseudo-science, qui mobilise une grande technicité.

• 18 Maël Montévil, « Measurement in biology is methodized by theory », Biology & Philosophy, June, 34:3 (...)

22Ce qui est épatant, c’est qu’il y a des bibliothèques entières en physique quantique ou relativiste sur le rôle de la mesure, il y en a très peu en biologie, quoi qu’il y ait de bonnes pratiques, dans de bons laboratoires. Je crois que Maël Montévil a ouvert un chapitre nouveau sur la mesure en biologie, si peu analysée théoriquement18. Or, l’immense difficulté de la mesure biologique, c’est aussi qu’elle doit être synchrone et asynchrone. On doit connaître le passé : il y a un aspect diachronique, car la connaissance du passé est essentielle dans la mesure du présent. Donc l’outil technique qui doit accompagner cela présuppose une théorisation qui va bien au-delà d’une pratique : on a besoin d’une théorisation, aussi en biologie, de cette composante essentielle de l’interface entre nous et le réel, la mesure. Le travail seulement dans le discret réduit de façon inacceptable les problèmes posés par la mesure.

• 19 Pour des références et plus de discussion, voir Giuseppe Longo, Le cauchemar de Prométhée. Les scie (...)

25Ce message revient, puis passe, puisque ce sont des catastrophes ! AlphaGo, dans sa variante Watson, a été vendu en 2016 au Houston Cancer Center et ce printemps, après 5 ans et 50 millions de dollars d’investissement, ils ont arrêté le programme dont l’idée était de faire avec Watson des diagnostics et pronostics pour le cancer. Ils n’ont rien fait. Et pourquoi ? Je suis épaté, en tant que mathématicien de la calculabilité, du fait qu’il y a des problèmes de fond pour lesquels le fait d’utiliser ces mathématiques du deep learning peut être pertinent, mais cela demande de nombreuses précautions et a des limites majeures19. J’insiste, ces mathématiques sont remarquables, elles utilisent des techniques des « ondelettes », de « renormalisation » qui sont difficiles et profondes, qui viennent souvent de la physique mathématique. Toutefois, je n’ai vu aucune discussion au sujet des problèmes que j’ai eus en tant que maître de conférences en analyse numérique, au début de ma carrière : ceux qui se présentent lors du transfert des équations d’une dynamique dans le continu au discret. Premièrement, dès qu’il y a un peu de non-linéarité, c’est-à-dire des interactions entre agents, la dynamique discrète ne suit pas celle continue (très rapidement, elle n’en est plus une approximation). Cela pose d’énormes problèmes à toute utilisation de méthodes du continu (optimisation sous hypothèse de convexité, ellipticité, etc., largement utilisés dans le deep learning).

• 20 P. Giannini and G. Longo, « Effectively given domains and lambda-calculus semantics », Information (...)

26Deuxièmement, la question de la correction des programmes : est-ce que l’implantation, en particulier de programmes « embarqués » (par exemple, à bord d’une voiture), est correcte par rapport à la description abstraite, mathématique ? Il y a du travail informatique remarquable sur la correction des programmes de vol des avions, un exemple de grand succès de l’informatique embarquée. J’ai en particulier des amis et collègues qui ont fait des contributions théoriques et pratiques très importantes à des techniques qui permettent la preuve partielle de correction de programmes. Partielle, parce qu’une conséquence du théorème de Gödel interdit d’avoir une méthode formelle, calculable, de contrôle de correction des programmes – c’est-à-dire, d’en décider la correction ou l’équivalence (personnellement, j’ai caractérisé il y a longtemps les propriétés semi-décidables des programmes20). Mais on peut faire des contrôles partiels. La théorie des types, à laquelle j’ai travaillé, par exemple, est un contrôle de « dimension » dans le sens de la physique. On peut contrôler le type/dimension lors du déroulement d’un programme : si cela fonctionne, on n’a pas la preuve qu’il soit correct, mais on a de bonnes chances. C’est comme en physique avec le contrôle des dimensions quand on fait des calculs : ce n’est pas une preuve que le calcul est correct, mais, certainement, si on se trompe de dimension, on peut dire que ce n’est pas bon. Donc c’est un contrôle partiel. Et ces collègues font des réunions internationales, comparent différentes méthodes, et produisent ainsi des programmes de contrôle du vol remarquables. Qu’on aime ou pas l’aviation, en vingt ans tout a changé : les avions volent à 50 secondes l’un de l’autre, et seules des machines peuvent gérer cela, toujours dans l’interface pilote humain/ordinateur. C’est de la bonne informatique, faite avec des retombées de résultats théoriques remarquables, parfois d’une grande profondeur, comme l’analyse de la correction des programmes.