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4. La morphogenèse selon Alan Turing

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Un des problèmes que s’était posé le biologiste D’Arcy Thompson est l’apparition de formes similaires pour des organismes non-apparentés, donc non explicables par des facteurs purement génétiques. Alan Turing postula qu’il devait y avoir un processus général à l’œuvre obéissant à des lois physico-chimiques. Il s’attela donc à la mise en place d’un modèle mathématique dont le but était de rendre compte de la « morphogenèse », c’est-à-dire, le passage d’un état d’équilibre initial symétrique, à un nouvel état d’équilibre non-symétrique qui constitue une forme. Ce passage devrait résulter d’une « réaction-diffusion » dans la chimie des composants du système.
Turing publie en 1952 un article célèbre intitulé « The chemical basis of morphogenesis » (Les fondements chimiques de la morphogenèse) dans lequel il propose un tel modèle et discute notamment deux exemples : la constitution de taches qui font penser à celle qu’on voit sur certains pelages d’animaux et l’hydre d’eau douce qui au cours de son développement initial développe de cinq à dix tentacules à partir d’une forme initiale tubulaire symétrique. Dans son article, Turing fait la plupart de ses calculs à la main mais montre un exemple numérique réalisé sur l’ordinateur de Manchester (le Manchester Mark I).

Du point de vue qui nous intéresse ici, Turing suggère que l’expérimentation numérique doit devenir un véritable instrument nouveau dans l’investigation de la nature. Il le confirme lui-même dans ses travaux ultérieurs consacrés à la botanique (plus précisément en phyllotaxie, c-à-d la disposition des feuilles le long des tiges des plantes). Terminons en mentionnant que les structures de Turing ont été obtenu dans une véritable expérience de chimie seulement en 1990 (V. Castets, E. Dulos, J. Boissonade and P. De Kepper, Experimental evidence of a sustained standing Turing-type nonequilibrium chemical pattern, Phys. Rev. Lett. 64 (1990)).

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