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Le chaos déterministe dans les systèmes vivants

vendredi 18 juillet 2008, par Robert Paris

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Le chaos déterministe dans les systèmes vivants

L’intérêt du chaos dans les systèmes vivants

Ilya Prigogine et Isabelle Stengers dans « La nouvelle alliance » :

« Prenons l’exemple de la glycolyse, la chaîne de réactions métaboliques au cours de laquelle le glucose est dégradé alors qu’est synthétisée une substance riche en énergie, l’ATP (Adénosine triphosphate), laquelle constitue un véritable réservoir d’énergie pour les cellules vivantes. Pour chaque molécule de glucose dégradée, deux liaisons phosphate, riches en énergie, sont crées (et seront détruites en cas de besoin d’énergie) : deux molécules d’ADP (Adénosine diphosphate) seront transformées en deux molécules d’ATP. (…) L’étude biochimique avait mis en évidence l’existence d’oscillations temporelles dans les concentrations métaboliques, et la responsabilité de la glycolyse dans la production de ce comportement périodique. Plus précisément encore, on savait que l’oscillation était déterminée par une étape-clef de la chaîne de réactions, étape qu’active l’enzyme phospho-fructokinase. Cette enzyme est activée par l’ADP, inhibée par l’ATP. Il s’agit là d’un phénomène non-linéaire typique, parfaitement adapté aux exigences d’un fonctionnement métabolique efficace. En effet, chaque fois que la cellule a recours à ses réservoirs d’énergie, elle exploite les liaisons phosphate, de l’ATP est converti en ADP. L’accumulation d’ADP dans la cellule signifie donc une consommation intense d’énergie, et la nécessité de reconstituer les stocks ; celle d’ATP implique au contraire que la vitesse de dégradation de glucose peut diminuer. (…) Il s’agit là d’une régulation proprement macroscopique, rendue possible par les régulations microscopiques mais qualitativement nouvelles par rapport à elles : le global n’est pas, comme tel, directement déductible des parties analysées. »

"Dès 1985, Walter Freeman et ses collègues, de l’Université de Berkeley, se sont intéressés au processus de reconnaissance d’odeurs dans le bulbe olfactif du lapin. En se fondant sur leurs observations, ils ont proposé un mécanisme où la dynamique des signaux observés est chaotique et où la reconnaissance d’une odeur particulière se matérialise par un changement drastique de dynamique que l’on nomme bifurcation : on passe d’un attracteur étrange à un attracteur d’un autre type spécifique de l’odeur reconnue. dans ce modèle, on associe à chaque odeur un attracteur et c’est l’identification de cet attracteur qui permet la reconnaissance de l’odeur."

Hughes Berry et Bruno Cessac dans "Du chaos dans les neurones"

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