Formes et fonctions, en théories et en pratiques. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

On forms and functions, theories and pratices

Formes et fonctions, en théories et en pratiques.

Résumé

Science and more especially biomedicine, is still impaired by approaches and methods that have previously and in certain settings proved useful, but also showed since then clear limitations. Reductionism and the classical experimental method are good tools within their proper domain of validity, as any other tools. This domain of validity is the domain of linearity, and proportionality, particularly when it comes to the concept of causality : A causes B, and most of the time, in a relationship of proportionality. In this work, we show that reductionism and classical experiment methods, as inherited from the philosophical and practical views of Descartes and Bernard, led in many cases to dead-ends. 3 examples are chosen and studied : the difference between normal and pathological in infectious diseases, the existence of groups in sociology, and the identification of nosologic entities in mental health. We explain that another way of thinking is possible, thanks an analysis in terms of forms and functions, which we name a morphodynamical approach. In such an approach, we treat in equal respects both the form and the principles that determine this form. Invoking a morphodynamical approach for solving complex problems calls for theoretical and technical developments, so that it does not remain a pure wish. We therefore suggest to review three main theoretical framework that could provide formal elements to build our theory of morphodynamics, namely, the quantum-like frameworks, the relativistic-like and the system dynamics-like ones. We also present the practical techniques that support each type of framework. We end this work by presenting the detailed blue prints of a unified theoretical framework for morphodynamics, based on geometry and information. This framework relies on the use of an informational automaton such as a bayesian network, and the co-construction of what we term its associated informational space. This space is structured by a metric, built from the form of the automaton. From a relativistic point of view, we postulate that the informational space is shaped by its local informational content, as well as the local information flow. The adaptation of an existing algorithm is presented, that can determine the geodesic paths of the informational space.
Malgré leurs limitations, la méthode expérimentale et le réductionnisme restent des approches prédominantes en sciences et en biomédecine pour la production de la preuve. Ces approches demeurent valides tant que l'on reste dans le domaine de la linéarité et de la proportionnalité, notamment dans la recherche de liens de causalité. Nous illustrons dans nos les limites de ces approches travaux par 3 exemples choisis : le paradigme central de la pathologie infectieuse, la recherche de groupes sociaux en sciences humaines et les classifications en santé mentale. Nous exposons également les principes et faiblesses des approches principalement utilisées et valorisées, notamment biomédecine, à savoir les essais randomisés contrôlés et les études observationnelles. Comme alternative au réductionnisme, nous proposons une approche dite morphodynamique, par la forme et sa fonction associée. Pour ce faire, nous présentons une brève revue à la fois du point de vue théorique et du point de vue historique des formalismes de la morphogenèse, en s'appuyant sur les grands noms que sont d'Arcy Thompson, Türing ou Thom. Cette revue n'a pas pour but d'être exhaustive, mais bien de qualifier et comparer les différents cadres disponibles et candidats à une théorie unifiée pour la morphodynamique. 3 grands cadres théoriques candidats à la fondation d'une théorie morphodynamique unifiée sont examinés : théories quantiques, théories relativistes, et théories des systèmes dynamiques. Nous présentons également les techniques se rapportant à chaque cadre, par exemple les techniques d'analyses spectrales, les techniques de clustering ou les techniques de reconstruction des variétés géométriques. Nous expliquons que ces techniques peuvent être intégrées dans un système de traitement d'information hospitalier, SPOT-RISC, actuellement en cours de développement au sein du LaTIM (Inserm UMR 1101). En reprenant les 3 exemples initiaux (pathologie infectieuse, sociologie et santé mentale), nous expliquons comment une approche par la forme peut être appliquée et fournir des objets scientifiques plus complets et complexes que ceux fournis ou étudiés par les approches classiques réductionnistes. En particulier, nous présentons et discutons la possibilité d'une redéfinition du paradigme infectieux, des groupes sociologiques pertinents vis-à-vis des comportements observés dans les différents types de recours aux soins, et enfin d'une alternative viable et non triviale des systèmes de classifications en santé mentale. Nous verrons qu'il manque des éléments essentiels à ceux fournis par les 3 cadres théoriques exposés : où trouver la causalité, et que faire du temps. A cet effet, nous discuterons de la notion de temps physiologique et de réseaux de causalité, vus comme automates informationnels, c'est-à-dire des machines de Türing particulières. Nous terminerons en proposant un cadre théorique pour la morphodynamique, bâti sur la géométrie et l'information, ainsi qu'un algorithme de traitement de données correspondant. Le parti pris sera celui d'une géométrie informationnelle, relativiste, dont les principes d'évolution seront basés d'une part sur les réseaux de causalité, d'autre part sur la notion d'Hamiltonien multi-temps et d'espace de jets. Le postulat sera celui d'une caractérisation dynamique des données, suivant une équation réglant la forme et l'évolution d'une métrique informationnelle. Cette métrique est déduite de l'automate informationnel local, et induit la forme locale et globale de l'espace d'évolution des formes. Elle est déterminée par le contenu local en information, statique et dynamique (débit d'information). L'algorithme proposé est une adaptation d'un algorithme bien connu d'apprentissage de variétés (algorithme ISOMAP), qui permet dans notre cas d'identifier les géodésiques de l'espace informationnel sans passer par une complexité calculatoire rédhibitoire.
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Citer

Thomas Lefèvre. Formes et fonctions, en théories et en pratiques. : L’intérêt d’une approche morphodynamique fondée sur l’information et la géométrie.. Théorie de l'information et codage [math.IT]. Université de Bretagne Occidentale (UBO), 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01078992⟩
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