En grisé clair ce qui relève du modèle et en grisé fort ce qui relève de l’empirique
Étapes de la découverte du canal potassium
Publication : 1952 Prix Nobel : 1963
Hodgkin et Huxley montrent que la dépolarisation de la membrane de l’axone caractéristique de l’influx nerveux correspond à un flux intermembranaire d’ions sodium de l’extérieur de la membrane vers le cytoplasme, suivie d’un flux d’ions potassium du cytoplasme vers l’extérieur de la cellule. Flux déclenché par l’arrivée de l’influx nerveux et interrompu quelques secondes plus tard.
Publication : 1970 prix Nobel : 1992
Suite à la découverte de la structure de la membrane plasmique comme une bicouche lipidique contenant des protéines intermembranaires et de la mise au point de la technique de mesure des courants électriques créés par le passage des ions sodium et potassium, proposition de l’existence, dans la membrane de l’axone, de canaux protéiques distincts pour le sodium et le potassium qui expliquent les flux ioniques responsables de la propagation de l’influx nerveux (modèle)
1984 Les gènes codant pour un canal sodium et potassium sont isolés et séquencés (empirique).
2003 MacKinnon établit la structure d’un canal contrôlé par le voltage et propose un mécanisme précis de la manière dont le voltage transmembranaire provoque l’ouverture du canal (modèle) (apport des informations structurales via diffraction aux rayons X qui a permis de voir les canaux -empirique).
Dans l’exemple présent, l’existence des canaux à sodium et potassium est proposée comme étant nécessaire pour expliquer la propagation de l’influx nerveux avant leur observation par des techniques de diffraction aux rayons X. Dans ce cas, leur existence est envisagée comme nécessaire pour rendre compte de certaines observations et de connaissances théoriques (structure de la membrane plasmique). Ce sont, comme Jacob l’indique pour les gènes, « des structures imaginaires
requises pour rendre compte des faits connus. Personne n’en avait jamais vu. On ne pouvait ni les purifier, ni les mettre en bouteille » (1995)93. Morange (2005, p. 55), à la suite des historiens des sciences, parle de « boîte noire »94 pour qualifier ces exemples d’éléments empiriques non-encore découverts dont on rend l’existence nécessaire, dans un cadre théorique donné. Darden95 (2002) indique que ce
93 Les êtres de raison (nécessaires) deviennent des « empiriques » seulement quand on parvient à les
retrouver d’une façon ou d’une autre dans le réel.
94 Les boîtes noires des historiens des sciences sont distinctes des boîtes noires de Latour : dans un
cas, on attribue une fonction à une sous-partie du système sans chercher à comprendre si cette sous-partie existe ou non, dans le second cas, c’est un élément bien connu qui est n’est plus remis en question dans une autre enquête concernant un système qui le contient ou avec lequel il interagit.
95 « Engineers know a lot about how to design and construct actual physical mechanisms in artifacts.
They need an overall framework, which is like a schema. They may be able to reuse modules that they have used in other mechanisms. As the detailed mechanism is being designed, either forward from the beginning or backward from the end, ideas for what to put in to fit properly and fill gaps may be obvious or at least highly constrained. A prior stage may suggest what to use next or a later stage may suggest what could have produced it. The engineering process of designing a mechanism goes through cycles of construction, evaluation and revision as components are proposed, evaluated, and possibly redesigned. The goal is to construct a
mécanisme d’ouverture de boîtes noires, préalablement proposées pour rendre compte d’un phénomène biologique et établir une chaîne causale complète, est une stratégie de découverte scientifique classique. Peut-on dire, que le canal à potassium est un empirique nécessaire ? Dans le cadre de nos études de cas, nous devrons examiner l’intérêt de cette nouvelle catégorie.
6.4.3.3. Registre explicatif, contexte problématique et cadre
épistémique
Enfin, il s’agit de discuter les relations entre le contexte problématique et le registre explicatif proposé par Orange comme troisième registre dans son schéma de la modélisation.
Nous avons défini le contexte problématique comme l’ensemble des ressources disponibles (conceptuelle, sémiotique, langagière…) qui permettent d’entrer dans le processus de problématisation et de l’orienter de différentes façons :
- instanciation d’éléments du contexte problématique dans le raisonnement des élèves sous la forme de contraintes théoriques ;
- instanciation via les types de raisonnement mobilisés par les élèves, dans ce qui fonde par exemple les lois de passage dans les raisonnements (voir Orange, 2003a, et la façon dont les élèves construisent la nécessité de tri en mobilisant un raisonnement logiquement acceptable mais construit sur des fondements non scientifiques ; on trouve des exemples de même type dans Peterfalvi, 2001).
Nous avons déjà souligné que ce contexte peut subir des modifications au cours de la problématisation :
- modification au niveau des concepts mobilisés par les élèves par l’explicitation exigée au cours du débat ;
- réorganisation du savoir de l’élève par la construction de nécessités qui peuvent venir s’inscrire dans le réseau de ce que les élèves savent déjà.
Ainsi, il nous semble que cette idée de contexte problématique (en lien avec les changements de contexte liés à l’activité de problématisation) correspond à un registre plus large que celui du « registre explicatif » tel qu’il est maintenant utilisé dans les travaux du CREN. Le tableau 1-6 présente les occurrences du concept de
smoothly working mechanism. There is a strong analogy between an engineer designing a mechanism and a scientist discovering one that already works in nature » (Darden, 2002).
registre explicatif dans le mémoire d’habilitation à diriger des recherches de Christian Orange (2000).