Axe 5 : Évolution, adaptation, sélection

- Responsables : Alexis Dufresne (ECOBIO), Didier Néraudeau (GR)
- Animateurs : Alexis Dufresne, Didier Néraudeau, Jean-Sébastien Pierre, Philippe Vandenkoornhuyse, Stéphane Bonnet, Isabelle Cantat, Jérôme Lambert, Andreas Prinzing

Descriptif

Cet axe transverse regroupe l’ensemble des systèmes en évolution dont la complexité émerge de propriétés de compétition, de sélection, d’adaptation et de préservation différentielle.

C’est en premier lieu le cas des organismes « vivants » dont les évolutions morphologique et comportementale dépendent de processus compétitifs, sélectifs et adaptatifs. Ces processus émergent d’une part des interactions entre individus, générations ou espèces, d’autre part des rapports entre ces individus, générations ou espèces et leur environnement.

L’étude de l’évolution au cours des temps géologiques de ces espèces et écosystèmes, nombre disparus, est un moyen intéressant d’analyser cette complexité dans une perspective plus longue et des conditions environnementales extrêmement diverses, ponctuées de crises et de bouleversements géographiques majeurs (dérive continentale, variations du niveau des mers). La paléontologie pose aussi la question du modèle en fonction de la qualité et quantité de données disponibles, la préservation des organismes post-mortem étant très variable – les macrofaunes se préservent mieux que les microfaunes, les squelettisés se préservant mieux que les non minéralisés.

Certains systèmes physiques (les mousses par exemple) ont des comportements similaires. Ils sont constitués de systèmes élémentaires capables de se déformer et/ou de disparaître en réponse à des contraintes locales. Le comportement d’ensemble est à la fois la résultante des comportements individuels et un facteur de contraintes.

JPEG - 179.6 ko
Image d’une mousse au cours de son vieillissement sous l’effet de la diffusion gazeuse. a) coupe 2D extraite d’une image 3D. b) Vue 3D binarisée. c) Même image après individualisation et labélisation des bulles.

Les couplages entre des systèmes dynamiques de natures différentes peuvent aussi être théorisés comme un ensemble de processus d’évolution, d’adaptation et de sélection. Les systèmes fluviaux résultent d’interactions complexes entre végétation et hydrodynamique qui peuvent être décrites comme une adaptation de l’un à l’autre et une sélection de dynamiques plus ou moins stationnaires.

L’animation autour de cet axe transverse a pour objectif de confronter les méthodes utilisées sur différents systèmes et de développer des cadres théoriques permettant de caractériser différents types de comportements macroscopiques, catastrophiques ou non, en identifiant les interactions élémentaires responsables. La méthode des algorithmes génétiques est évidemment un point de convergence pour tout système adaptatif. Toutefois, la pertinence de leur usage se pose pour les systèmes non dotés d’hérédité. Dans les organismes vivants, le principe de l’évolution peut s’énoncer par : mutation aléatoire, héritage avec modification, sélection sur la base d’une fonction d’utilité. Dans la sphère biologique, la fonction d’utilité est parfaitement définie : il s’agit de la valeur adaptative darwinienne (fitness). Dans d’autres domaines (industriels, économiques, physicochimiques), elle est questionnable. Savoir si des processus de mutation et de sélection conservent leur caractère "darwinien" en l’absence de réplication et de mémoire est un enjeu théorique important.

Mis en ligne le jeudi 16 septembre 2010