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Contraintes de la biologie intégrative computationnelle
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Il existe des contraintes liées à l'intégration des mécanismes en interaction, ce qui est , en d'autres termes l'objet de la Biologie intégrative.
Il faut en effet pouvoir décrire le fonctionnement d'un système à partir de ses sous-systèmes en interaction (fonctionnelle), par exemple le système vasculaire et le système respiratoire, eux-mêmes constitués d'autres sous-systèmes, et ainsi de suite, en un ensemble de mécanismes identifiés par l'expérience (emboîtement de poupées russes). Ajoutons que ces mécanismes peuvent être de nature complètement différente - mécanique, chimique, électrique... - mais qu'ils reposent sur les lois de la physique.

Ces contraintes imposent un cadre théorique dans lequel les mécanismes couplés peuvent être analysés :
1) selon des concepts propres à la biologie ;
2) selon des niveaux d'organisation ;
3) en respectant les lois de la physique.

Comme un cadre théorique est constitué d'une représentation et d'un formalisme mathématique, il reste à faire le choix de cette représentation et d'en déduire un formalisme pour traiter les symboles dans cette représentation.

Pour intégrer, peut-on faire autrement que mathématiser la biologie ?

Vous avez-déjà dû lire ma définition de l'intégration dans les pages précédentes. Pour moi, celle-ci ne peut être que mathématique. Et donc l'intégration des mécanismes biologiques en interaction passe forcément par une mathématisation de la biologie. Cette opinion résulte moins d'une croyance personnelle que de la nécessité dictée par la nature des systèmes biologiques, à savoir qu'ils sont des systèmes physiques pourvus de propriétés complémentaires, liées à l'existence d''interactions fonctionnelles.

En effet :

  • les lois de la physique sont locales en temps et en espace ;
  • les processus fonctionnels qui résultent du mécanisme dépendent continûment du temps et de l'espace ;
  • les mécanismes reposent sur des structures anatomiques hiérarchisées ;
  • l'évolution dans le temps d'un système dépend d'un autre système de façon continue par rapport au temps (synchonisation) et par rapport à l'espace.

Répétons-le : l'approche que je propose fait avant tout de la biologie, sciences de la vie, une science des processus fonctionnels. La nature biologique est double : elle est à la fois physique et biologique. Au sein du vivant, les unités associées existent parce que leurs processus fonctionnels associés en un autre sont plus stables que ce qu'ils auraient été s'ils n'étaient pas liés fonctionnellement. Ce phénomène spécifique au monde vivant n'existe pas dans le monde matériel de la physique, car l'association de deux systèmes physiques le rend en général instable (sauf conditions à respecter. La raison profonde de cette différence réside dans le type de causalité, événementielle pour ce qui concerne le vivant, et non-événementielle pour ce qui concerne les systèmes physiques. Ajoutons aussi que la non-localité fonctionnelle biologique est un concept fondamental (comme la non-symétrie) car il implique une spécialisation topographique (géométrique) des fonctions qui est la caractéristique de tout être vivant. La physiologie est non locale.
Le vivant est différent des systèmes physiques par sa construction hiérarchique tant structurale que fonctionnelle, et en conséquence par l'existence de discontinuités structurales. ll en résulte une caractéristique essentielle des interactions fonctionnelles entre unités structurales : c'est la notion de champ non local associée à la causalité événementielle.
Interaction fonctionnelle, unité structurale, source, puits, non-localité, non-symétrie, organisation hiérarchique structurale, discontinuités structurales : tous ces concepts sont à la base de ma théorie, la MTIP (Mathematical Theory of Integrative Physiology") qui permet d'intégrer les phénomènes de la biologie.

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