Bib 42 - Mathématiques et biologie

Sous la direction de Daniel Justens

Présentation

Les mathématiques : outil fondamental des sciences du vivant ? C'est ce que suggèrent de nombreuses constatations : la présence dans la nature de structures mathématiques complexes (spirales, fractales, symétrie dans la nature...), les capacités cognitives des chimpanzés, les alvéoles des abeilles ou la géométrie complexe des toiles d'araignées...
Des modèles théoriques, validés par l'expérience, permettent d'appréhender de nombreux phénomènes biologiques complexes, tels les équilibres entre proies et prédateurs ou l'étude du comportement collectif des oiseaux et bancs de poissons.

Enfin, le séquençage des génomes et le fonctionnement du cerveau semblent eux aussi suggérer que les mathématiques, loin d'être le propre de l'homme, seraient en fait le propre du vivant.

Note de lecture Tangente

Mathématiques et biologie : l'organisation du vivant

 

Les mathématiques, outil fondamental des sciences du vivant ?

C’est ce que suggèrent de nombreuses constatations : la présence dans la nature de structures mathématiques complexes (spirales, fractales, symétries) ou les modèles théoriques qui permettent d’appréhender des phénomènes biologiques extrêmement variés.

Quatre dossiers font le point sur le sujet.

 

Les animaux mathématiciens

L’homme n’est pas le seul à développer des concepts mathématiques : certains grands singes construisent des classes d’équivalence et manipulent des nombres avec aisance.

Et pour comprendre le comportement de certains groupes d’oiseaux ou d’insectes, il faut également recourir à une modélisation mathématique.

 

Dynamique des populations

L’extraordinaire diversité du vivant nécessite une procédure de classement délicate : elle s’applique à un ensemble mouvant, dont les éléments sont en perpétuelle mutation.

Les mathématiques apportent l’outil rigoureux assurant, entre autres, la description de l’évolution des populations, ou permettant la compréhension des équilibres entre proies et prédateurs.

 

Biostatistiques et génétique

La compréhension de la structure fondamentale du vivant passe aujourd’hui par une description fine, géométrique de l’ADN. L’étude et la modélisation de la fréquence d’apparition des gènes éclairent la théorie synthétique de l’évolution d’un jour nouveau, intégrant ce que l’on appelle la « théorie naturaliste ».

Le séquençage du génome humain, La puissance de l’exponentielle La théorie neutraliste de l’évolution, La structure géométrique de l’ADN Robert Brown, Des mouches, des maths et des morts

 

Le cerveau

S’il est un organe dont nous sommes fiers c’est bien notre cerveau. Ajuste titre, diront certains. Et il est vrai que l’étude des réseaux neuronaux a donné naissance à plusieurs modèles mathématiques non seulement esthétiques mais aussi utilisables concrètement.

Mais nos petites cellules grises ont bien d’autres secrets à nous révéler...