MODÈLE

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Le modèle en biologie

Le modèle est une représentation schématique d'un objet ou d'un processus qui permet de substituer un système plus simple au système naturel. Cette définition conduit à considérer deux aspects du modèle :

– le modèle concret, construit à partir des données expérimentales, qui rend compte aussi fidèlement que possible de certaines des propriétés, géométriques ou fonctionnelles, de l'objet et des lois auxquelles il est soumis ;

– le modèle théorique, qui permet d'élaborer, à partir du modèle de l'objet, une théorie qui ramène le phénomène étudié à un phénomène plus général, en accord avec l'expérience et confronté avec elle, ce concept faisant une plus grande part à l'hypothèse.

Dans quelle mesure la biologie utilise-t-elle ces schémas simplificateurs ? Comme les autres sciences de la nature, elle a été pendant longtemps une science purement descriptive, s'attachant à observer, classifier, puis à comparer. Aussi n'est-il pas étonnant que le biologiste, pour expliquer – ou tenter d'expliquer – les phénomènes qu'il observait, ait cherché à les rapprocher de systèmes qui présentaient avec eux des caractères de similitude et dont les lois étaient mieux connues. La comparaison entre le cœur et la pompe n'est pas une simple image ; elle a permis à Harvey de prouver que la circulation du sang relevait des lois de l'hydraulique. Lavoisier, en établissant sa célèbre analogie entre la respiration et la combustion, montrait qu'une fonction physiologique pouvait être analysée suivant les concepts de la physique et de la chimie.

La notion de modèle n'a pris toute son importance que lorsque la biologie a commencé à utiliser les techniques et les modes de pensée et de raisonnement de la physique.

La méthode de diffraction par les rayons X, grâce au perfectionnement de la méthodologie et à l'emploi des calculateurs, a permis de réaliser des modèles de structures moléculaires de plus en plus complexes. En outre, au cours des dernières années, le développement de l'informatique et son application à la biologie ont introduit une nouvelle conception du traitement des données expérimentales ; cette conception permet de rendre compte, à l'aide de schémas modèles, des réactions multiples, simultanées, du fonctionnement de la cellule par exemple, à partir d'une quantité réduite d'informations et d'hypothèses sur les mécanismes possibles.

Mais, avec l'apparition de la cybernétique, la notion de modèle apparaît comme essentielle. En fait, cette science, qui a établi ses principes fondamentaux à partir de l'observation d'êtres vivants, a pour but, dans son application à la biologie, de construire des modèles qui simulent des systèmes biologiques des êtres vivants ou certaines de leurs fonctions, afin d'expliquer leur comportement et éventuellement de prévoir les insuffisances de ces systèmes.

Les types de modèles utilisés

Le modèle tel qu'il a été défini précédemment implique la notion d'analogie, c'est-à-dire de similitude de certains caractères. Il doit satisfaire à des critères dont le choix dépend évidemment du but recherché. Un même système pourra être représenté par plusieurs modèles suivant qu'on le considère par exemple sous l'angle de la structure ou sous l'angle de la fonction. Mais le modèle ne traduit pas toutes les possibilités de l'objet : il ne répond donc qu'à un nombre limité de critères, sinon il serait identique à l'objet. Cette limitation lui confère son caractère de schéma simplificateur.

On peut classer les différents types de modèles suivant la nature des critères de similitude.

– Les modèles physiques proprement dits, qui sont des analogues géométriques, mécaniques ou électriques, et sont définis par l'invariance du rapport de certaines grandeurs ou de propriétés homologues. À ce type de modèle, on peut rattacher les modèles qui utilisent des critères naturels, en substituant l'animal à l'homme, ou la bactérie aux êtres organisés. Les modèles électriques, analogues à des systèmes physiques, constituent une classe particulière de modèles pour lesquels s'ajoutent, aux critères de similitude physique, des similitudes de fonctionnement. C'est sur cette similitude de fonctionnement qu'est basé le principe des « simulateurs analogiques ».

– On passe insensiblement de la notion précédente du modèle au concept plus abstrait de modèle par simulation à l'aide d'un ordinateur (computer simulation model) ; celui-ci est un modèle « numérique  [...]

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  • : membre de l'Académie des sciences morales et politiques, professeur à l'université de Paris-IV-Sorbonne
  • : directeur d'études à l'École pratique des hautes études
  • : ingénieur général des Mines, ancien directeur du service de la carte géologique de France
  • : maître de recherche au C.N.R.S.
  • : membre de l'Académie des sciences
  • : professeur à l'université des sciences humaines, lettres et arts de Lille
  • : professeur de psychologie à l'université de Paris-VIII
  • : directeur de recherche au C.N.R.S.

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Pour citer l’article

Raymond BOUDON, Hubert DAMISCH, Jean GOGUEL, Sylvanie GUINAND, Bernard JAULIN, Noël MOULOUD, Jean-François RICHARD, Bernard VICTORRI, « MODÈLE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/modele/