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G R E N O B L E S C I E N C E S - R E N C O N T R E S S C I E N T I F I Q U E S

G R E N O B L E S C I E N C E S - R E N C O N T R E S S C I E N T I F I Q U E S PHYSIQUE ET BIOLOGIE Bernard JACROT avec la participation de Eva PEBAY-PEYROULA - Régis MACHE - Claude DEBRU UNE INTERDISCIPLINARITÉ COMPLEXE www.biblio-scientifique.com www.biblio-scientifique.com PHYSIQUE ET BIOLOGIE UNE INTERDISCIPLINARITÉ COMPLEXE www.biblio-scientifique.com Grenoble Sciences Grenoble Sciences poursuit un triple objectif: • réaliser des ouvrages correspondant à un projet clairement défini, sans contrainte de mode ou de programme, • garantir les qualités scientifique et pédagogique des ouvrages retenus, • proposer des ouvrages à un prix accessible au public le plus large possible. Chaque projet est sélectionné au niveau de Grenoble Sciences avec le concours de referees anonymes. Puis les auteurs travaillent pendant une année (en moyenne) avec les membres d’un comité de lecture interactif, dont les noms apparaissent au début de l’ouvrage. Celui-ci est ensuite publié chez l’éditeur le plus adapté. (Contact: Tél.: (33)4 76 51 46 95 - E-mail: Grenoble.Sciences@ujf-grenoble.fr) Deux collections existent chez EDP Sciences: • la Collection Grenoble Sciences, connue pour son originalité de projets et sa qualité • Grenoble Sciences-Rencontres Scientifiques, collection présentant des thèmes de recherche d’actualité, traités par des scientifiques de premier plan issus de disciplines différentes. Directeur scientifique de Grenoble Sciences Jean BORNAREL, Professeur à l'Université Joseph Fourier, Grenoble 1 Grenoble Sciences bénéficie du soutien du Ministère de l'Éducation nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche et de la Région Rhône-Alpes. Grenoble Sciences est rattaché à l'Université Joseph Fourier de Grenoble. Réalisation et mise en pages : Centre technique Grenoble Sciences Illustration de couverture : Alice GIRAUD composée avec des éléments issus des travaux de Céline FABRY et du Dr Guy SCHOEHN (CNRS) : structures du dodécaèdre de l'adénovirus humain (en haut) et de l'adénovirus humain entier (en bas), déterminées par microscopie électronique grâce à une collaboration entre l'Institut de Virologie Moléculaire et Structurale et l'Institut de Biologie Structurale de Grenoble, et un cliché de diffraction obtenu à l'ESRF. ISBN 2-86883-892-8 © EDP Sciences, 2006 www.biblio-scientifique.com PHYSIQUE ET BIOLOGIE UNE INTERDISCIPLINARITÉ COMPLEXE Bernard JACROT avec la participation de Eva PEBAY-PEYROULA Régis MACHE Claude DEBRU 17, avenue du Hoggar Parc d’Activité de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France www.biblio-scientifique.com Ouvrages Grenoble Sciences édités par EDP Sciences Collection Grenoble Sciences Chimie. Le minimum à savoir (J.LeCoarer) • Electrochimie des solides (C.Déportes et al.) • Thermodynamique chimique (M.Oturan & M.Robert) • CD de Thermodynamique chimique (J.P.Damon & M.Vincens) • Chimie organométallique (D.Astruc) • De l'atome à la réaction chimique (sous la direction de R.Barlet) Introduction à la mécanique statistique (E.Belorizky & W.Gorecki) • Mécanique statistique. Exercices et problèmes corrigés (E.Belorizky & W.Gorecki) • La cavitation. Mécanismes phy- siques et aspects industriels (J.P.Franc et al.) • La turbulence (M. Lesieur) • Magnétisme: IFondements, IIMatériaux et applications (sous la direction d’E.du Trémolet de Lacheisserie) • Du Soleil à la Terre. Aéronomie et météorologie de l’espace (J.Lilensten & P.L.Blelly) • Sous les feux du Soleil. Vers une météorologie de l’espace (J.Lilensten & J.Bornarel) • Mécanique. De la formulation lagrangienne au chaos hamiltonien (C.Gignoux & B.Silvestre-Brac) • Pro- blèmes corrigés de mécanique et résumés de cours. De Lagrange à Hamilton (C.Gignoux & B.Silvestre-Brac) • La mécanique quantique. Problèmes résolus, T.1et 2 (V.M.Galitsky, B.M. Karnakov & V.I.Kogan) • Description de la symétrie. Des groupes de symétrie aux structures fractales (J.Sivardière) • Symétrie et propriétés physiques. Du principe de Curie aux brisures de symétrie (J.Sivardière) Exercices corrigés d'analyse, T.1et 2 (D.Alibert) • Introduction aux variétés différentielles (J.Lafontaine) • Analyse numérique et équations différentielles (J.P.Demailly) • Mathéma- tiques pour les sciences de la vie, de la nature et de la santé (F.& J.P.Bertrandias) • Appro- ximation hilbertienne. Splines, ondelettes, fractales (M.Attéia & J.Gaches) • Mathématiques pour l’étudiant scientifique, T.1et 2 (Ph.J.Haug) • Analyse statistique des données expé- rimentales (K.Protassov) • Nombres et algèbre (J.Y.Mérindol) Bactéries et environnement. Adaptations physiologiques (J.Pelmont) • Enzymes. Catalyseurs du monde vivant (J.Pelmont) • Endocrinologie et communications cellulaires (S.Idelman & J.Verdetti) • Eléments de biologie à l'usage d'autres disciplines (P.Tracqui & J.Demongeot) • Bioénergétique (B.Guérin) • Cinétique enzymatique (A.Cornish-Bowden, M.Jamin & V. Saks) • Biodégradations et métabolismes. Les bactéries pour les technologies de l'environ- nement (J.Pelmont) • Enzymologie moléculaire et cellulaire, T.1et 2 (J.Yon-Kahn & G.Hervé) La plongée sous-marine à l'air. L'adaptation de l'organisme et ses limites (Ph.Foster) • L'Asie, source de sciences et de techniques (M.Soutif) • La biologie, des origines à nos jours (P. Vignais) • Naissance de la physique. De la Sicile à la Chine (M.Soutif) • Le régime oméga3. Le programme alimentaire pour sauver notre santé (A.Simopoulos, J.Robinson, M.de Lorge- ril & P.Salen) • Gestes et mouvements justes. Guide de l'ergomotricité pour tous (M. Gendrier) Listening Comprehension for Scientific English (J.Upjohn) • Speaking Skills in Scientific English (J.Upjohn, M.H.Fries & D.Amadis) • Minimum Competence in Scientific English (S.Blattes, V.Jans & J.Upjohn) Grenoble Sciences - Rencontres Scientifiques Radiopharmaceutiques. Chimie des radiotraceurs et applications biologiques (sous la direc- tion de M.Comet & M.Vidal) • Turbulence et déterminisme (sous la direction de M.Lesieur) • Méthodes et techniques de la chimie organique (sous la direction de D.Astruc) • L’énergie de demain. Techniques, environnement, économie (sous la direction de J.L.Bobin, E.Huffer & H.Nifenecker) www.biblio-scientifique.com Je dédie cet essai à Aaron KLUG et, de façon posthume, à John KENDREW qui m'ont permis de franchir la barrière entre la physique et la biologie. Bernard JACROT www.biblio-scientifique.com www.biblio-scientifique.com PRÉSENTATION Bernard JACROT, physicien, s’est consacré également à la biologie dans une période où cette démarche était loin d’être à la mode. Premier directeur de l’Institut Laue- Langevin, il vécut une expérience unique dont il nous fait bénéficier dans cet essai sur les rapports entre les deux disciplines: physique et biologie. Il nous a semblé utile d’enrichir son texte d’autres apports: d’une physicienne, d’un biologiste, d’un philosophe. Ainsi le lecteur peut prendre encore mieux conscience des différentes approches philosophiques. L’objectif est avant tout d’alimenter la réflexion de chacun. Jean BORNAREL www.biblio-scientifique.com www.biblio-scientifique.com INTRODUCTION Bernard JACROT La physique a été la science dominante pendant tout le XIXesiècle et, plus encore, pendant la première moitié du XXesiècle, comme l'atteste la première place que lui attribue Auguste COMTE dans sa classification des sciences. Les extraordinaires succès de la discipline, tant dans l’élaboration de nouveaux concepts révolution- naires que dans les modifications, bonnes ou mauvaises, de la vie quotidienne que ses progrès ont permises, justifiaient certainement ce rang. Mais au cours de la seconde partie du XXesiècle on a vu la biologie progressivement revendiquer cette première place. La distribution des crédits (en tous les cas aux États-Unis) tend déjà à favoriser la biologie. Les problèmes qui restent à résoudre en physique sont, apparemment, moins nombreux qu’avant et la physique théo- rique a un caractère de plus en plus abstrait, ce qui rend les progrès de la discipline difficiles à expliquer à un large public (voir par exemple l’essai de vulgarisation, dans le bon sens du terme, tenté par Stephen HAWKING, 2001, pour expliquer comment les physiciens voient l’univers aujourd’hui). Il résulte de ce dernier point un élargissement du fossé qui sépare la communauté des physiciens de l’homme de la rue. Ce fossé s’élargit d’autant plus que des découvertes récentes en phy- sique ne viennent que rarement bouleverser la vie quotidienne pour l’améliorer. De plus, certaines applications de la physique, qui fréquemment reposent sur une physique élaborée il y a une cinquantaine d’années, sont contestées par une partie importante de l’opinion publique. L’énergie nucléaire en est un exemple typique. Cependant, cette vie quotidienne est profondément affectée (pour le meilleur ou pour le pire) par des progrès récents de la biologie et de ses applications en méde- cine et en agriculture. Ceci entraîne d’ailleurs, pour la biologie, une contestation analogue à celle dont est victime la physique. Tout cela a eu comme conséquence que de plus en plus de physiciens s’intéres- sent à la biologie. Tout récemment, une douzaine d’entre eux se sont réunis1 aux USA, à Snowmass, pour chercher comment les physiciens pourraient aider à résoudre les problèmes de la biologie et, en particulier, à trouver des méthodes 1 Participaient, entre autres, John HOPFIELD et Hans FRAUENFELDER, des pionniers dans cette interface, et Stanislas LEIBLER un plus nouveau venu. www.biblio-scientifique.com 10 BERNARD JACROT pour faire usage de la masse considérable de données provenant des séquences de génomes entiers (voir une réflexion de Jonathan KNIGHT sur cette réunion, dans Nature du 19 septembre 2002). Il est important que cet intérêt soit réel et pas qu’un effet de mode soutenu par l'accent mis un peu partout de nos jours sur la pluridisciplinarité. C’est pourquoi il m’a paru utile d'étudier de plus près les liens qui peuvent exister ou se créer entre les deux disciplines et d’essayer d’analyser les analogies et les différences existant entre elles. En d’autres termes, un bon physicien peut-il devenir, automatiquement et sans de grands efforts, un bon bio- logiste et contribuer à résoudre des problèmes de biologie? Suffit-il de faire coha- biter des biologistes et des physiciens pour uploads/Science et Technologie/ physique-et-biologie-une-interdisciplinarite-complexe.pdf