A. GIORDAN, J.-L. MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XXV, 2003
EXPLICITER DES IGNORANCES POUR MIEUX COMPRENDRE
LES SCIENCES DE LA VIE
Maryline COQUIDE
IUFM de Bretagne et UMR STEF ENS Cachan-INRP
MOTS-CLES : EPISTEMOLOGIE DES SCIENCES DE LA VIE – MAL CONNU – FORMATION DES ENSEIGNANTS – PLASTICITE CEREBRALE – RECHERCHE SCIENTIFIQUE
RESUME : À travers le cas de l’étude de la plasticité cérébrale, cette intervention propose de décrire en quoi expliciter des ignorances « connues » ou « instruites », contribue à mieux cerner les limites des acquis scientifiques et les conditions de leur renouvellement. La fonction formatrice de l’explicitation des ignorances, dans une formation d’enseignant, pour aborder l’épistémologie des sciences de la vie, est discutée.
ABSTRACT : Our purpose is to describe, on the case of the cerebral plasticity studie, how an expla-nation of scientific ignorance is useful in order to introduce epistemological components in a teachers of Biology training.
1. INTRODUCTION
Actuellement, la plasticité du cerveau est abordée dans les nouveaux programmes (2000) de Scien-ces de la Vie et de la Terre de la classe de Première scientifique des lycées français. Elle y apparaît comme propriété fondamentale du cerveau et elle véhicule de forts enjeux sociaux de formation relatifs aux conceptions sur l’organisme et sur les apprentissages. Les enjeux en termes de recher-che médicale et de santé sont également considérables, même s’ils engagent le long terme. Les es-poirs nouveaux, qui mobilisent les cellules souches récemment découvertes et permettent d’espérer traiter certaines affections, notamment des maladies de dégénérescence (Parkinson…) doivent ce-pendant être envisagés comme des objectifs très ambitieux, contrairement à des titres à saveur sen-sationnaliste des médias ou même de la vulgarisation scientifique de haut niveau (la Recherche 2000). Ainsi, l’information scientifique manque parfois de prudence, « ignore souvent les ignoran-ces » et inclut trop rarement les interrogations nouvelles. L’évolution importante des connaissanignoran-ces dans le domaine conduit donc à envisager des dispositifs d’actualisation continue des connaissances des professeurs. Il me semble important, cependant, que ces dispositifs ne se « rabattent pas » à de la simple information, mais permettent d’expliciter des ignorances et puissent contribuer ainsi à une meilleure appréhension de l’épistémologie des sciences de la vie, leurs défis théoriques, pratiques, éthiques et sociaux.
2. LES IGNORANCES « CONNUES » CONSTITUENT DES MOTEURS POUR LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
« Monsieur Albert Policard m’a appris à bien distinguer ce qui est prouvé de ce qui ne l’est pas, mais aussi d’honorer en quelque sorte ce qui est incertain, à le bien délimiter, et à ne pas craindre d’en parler et d’en écrire. » Michel Bessis cité par Claude Debru (1998, p. 6).
2.1 Plusieurs ignorances relatives à la plasticité cérébrale
Les ignorances « objectives », c’est-à-dire conscientes, possèdent le pouvoir d’éclairer en retour ce que nous savons et la manière dont nous le savons. Ainsi, dans le cas de la plasticité cérébrale, nous savons expliquer ou modéliser certains processus, essentiellement ceux qui sont relatifs à la plastici-té de développement (étapes et mécanismes relatifs au développement du systèmes nerveux, contraintes génétiques, croissance des axones, synaptogenèse…), nous connaissons moins bien la plasticité cérébrale de l’homme adulte (plasticité d’adaptation ou plasticité de récupération). Les connaissances apparaissent parfois « lacunaires » et, pour permettre d’avancer dans la
compréhen-sion, certaines ignorances restent délibérément « contrôlées » (rôle de « boîtes noires »), tandis que des phénomènes sont explicitement désignés comme « mal connu » : modélisation trop complexe du développement, modes d’action des facteurs de croissance, mécanismes de prolifération neuro-nale, processus de différenciation ou encore de migrations cellulaires…
2.2 Le sens de l’inconnu anime la connaissance
À l’aide de plusieurs exemples de recherches biologiques et médicales, historiques ou contemporai-nes, l’historien de la biologie Claude Debru (1998) montre comment le sens de l’inconnu anime la connaissance. Il décrit l’approche de l’inconnu comme un processus d’apprentissage dont il cherche à élucider la logique exploratoire. « Réfléchir à partir des termes d’inconnu ou d’ignorance n’est peut-être pas totalement approprié à la description de la démarche scientifique en biologie. Le véri-table inconnu, celui de l’ignorance ignorée, ne nous dit rien. Si le chercheur le rencontre, c’est d’une manière détournée et contingente. Il ne peut servir de point de départ systématique à l’investigation, scientifique ou philosophique. C’est le peu connu ou le mal connu qui suscite l’intérêt et forme le point de départ d’une recherche » (p. 433). Cet adjectif « mal connu » désigne alors le mélange singulier de connu et d’inconnu qui caractérise toute recherche.
C’est tout d’abord l’incomplètement connu. Cette incomplétude de la connaissance peut tenir à la structure même de l’objet, à sa complexité et aux multiples défis à relever pour la compréhension d’un phénomène biologique.
Défis théoriques, pratiques, éthiques et sociaux de la compréhension de la plasticité cérébrale Défis théoriques
• Dynamique de totalité
• Explication causale et fonctionnelle • Importance de l’historicité
• Complexité. Différents systèmes d’intégration du vivant et régulations
L’organisme fonctionne comme un « tout », en interaction avec un environnement.
Les problèmes biologiques ont progressivement quatre corps : structure/ fonction/ milieu/ histoire. Défis pratiques, défis éthiques, défis sociaux
• Défis sociaux : perspectives thérapeutiques, compréhension des apprentissages… • Part essentielle des techniques pour amener de nouveaux faits à l’existence • Limites de l’imagerie anatomique et fonctionnelle
Par ailleurs, les modes de description, les moyens d’investigation ou les types de rationalisation utilisés à un niveau de validité ne sont pas nécessairement les plus pertinents pour d’autres.
Techniques d’imagerie cérébrale anatomique et fonctionnelle. Les limites (d’après Houdé et al. 2003)
• Niveau macroscopique de l’organisation cérébrale. • Deux types de méthodes :
- imagerie vasculaire (TEP, IRMf),
- imagerie électromagnétique (MEG/EEG).
Structures cérébrales observées différentes. Événements décrits à échelles de temps différents. • De nombreux processus biologiques (ex : la transmission neurochimique) sont hors du champ
d’investigation.
• Étude de l’aspect dynamique des fonctions mentales et de l’historique du développement du cerveau reste très restreinte.
• Éthique de l’imagerie cérébrale, investigation scientifique interdite sur fœtus et enfant.
• Nombre d’activités cognitives ne se prêtent pas à une exploration par imagerie cérébrale (dépla-cement du corps, interactions entre individus…).
• Perturbation du fonctionnement mental de l’individu lors de l’investigation.
Mais le mal connu ne se réduit pas à l’incomplètement connu. Il signifie aussi la perception que les outils de la connaissance sont inadéquats ou absents, ou l’ambiguïté des faits à l’égard des interpré-tations qu’ils suscitent (épistémologie de l’erreur).
Les connaissances scientifiques d’une époque, en effet, représentent un ensemble particulier de théories et de modèles auxquels la communauté scientifique souscrit à un moment donné pour ex-pliquer le monde. Or, à des périodes de consensus, dominées par un paradigme scientifique particu-lier, peuvent succéder des remises en cause radicales qui bousculent ce que l’on considérait bien souvent comme un dogme. La notion, réintroduite par T. Kuhn au début des années 60, désigne de façon globale l’ensemble des conditions qui président à la constitution des théories scientifiques et qui permettent, en conséquence, de penser et de comprendre l’évolution ou la transformation de ces théories. Ce cadre théorique est utile pour le cas de la neurogenèse (possibilité de naissance de nou-veaux neurones à partir de cellules souches dans le cerveau de l’Homme adulte).
2.3 Cas de la neurogenèse
Depuis plus d’un siècle, on s’accordait pour dire que les cellules nerveuses du cerveau adulte des mammifères, si elles étaient endommagées ou si elles mouraient, n’étaient pas remplacées, contrai-rement aux autres cellules du corps. On tenait pour un dogme le fait qu’il ne se développait pas de nouveaux neurones dans le cerveau humain adulte. On naissait avec notre stock maximal de neuro-nes, et celui-ci ne faisait que décroître tout au long de notre vie, malgré le foisonnement de nouvel-les synapses qui pouvaient se développer jusqu’à notre mort. Depuis une décennie, ce dogme a été progressivement ébranlé jusqu’à ce que des recherches récentes indiquent que certaines parties du cerveau des primates, y compris l’être humain, maintiendraient leur capacité de produire de nou-veaux neurones durant toute la vie adulte.
Le cas de la neurogenèse peut illustrer un ébranlement de consensus initial, la mise en place chez certains chercheurs d’un cadre de pensée nouveau pour penser poser des questions, imaginer des expériences, ou tester de nouvelles méthodes d’investigation.
Courte approche historique d’études scientifiques relatives à la neurogenèse (d’après Heather Cameron, 2000)
• Jusqu’au début des années 1990 : dogme : impossibilité d’un développement de nouveaux neurones dans le cerveau humain adulte.
• Fin des années 1980 : Elizabeth Gould, étudiant les effets de différentes hormones sur le cer-veau de rat observe, avec perplexité, plusieurs signes de naissance de noucer-veaux neurones dans leur hippocampe. Articles en 1992 et 1993, qui n’attirent pas outre mesure l’attention de la communauté scientifique.
• Début 1990 : accumulation d’observations inattendues. L’emploi de marqueurs fluorescents, issus d’un test de cancérologie, permet, après un prélèvement post mortem sur l’hippocampe de cinq malades décédés d’un cancer, de déceler des cellules marquées et qui s’étaient donc divi-sées (Fred Cage). « Parfum d’hérésie », ébranlement du dogme et controverses quant à la nature des cellules marquées (neurones ? cellules gliales ?) ou quant à la sensibilité de la technique uti-lisée.
• 1990-2000 : utilisation d’autres techniques, en particulier, marquage fluorescent d’autres anti-corps, ne reconnaissant que certaines protéines propres aux neurones. Utilisation du singe ma-caque comme modèle d’étude.
• Années 2000 : autres recherches et publications, liant neurogenèse dans l’hippocampe et dé-pression.
2.4 Système dynamique de cette construction
Au bout d’un certain temps, on peut articuler entre eux les nouveaux faits observés et formuler une nouvelle théorie. Dans ce cas, la nouvelle théorie affirme que, contrairement à ce que l’on croyait, la neurogenèse dans certaines régions du cerveau des primates n’a pas seulement lieu au cours du développement, mais perdure tout au long de la vie. Énoncée ainsi, cette théorie possède actuelle-ment suffisamactuelle-ment de preuves pour être reconnue par la communauté scientifique. On ne peut tou-tefois pas en dire autant pour ce qui est de la neurogenèse dans le néocortex des primates. Les don-nées sont à cet égard encore trop contradictoires pour qu’on étende la nouvelle théorie au néocortex. D’autres expériences seront nécessaires pour faire pencher la balance dans un sens ou dans l’autre. Par ailleurs, une foule de nouveaux problèmes émerge : Quelles sont les fonctions de la neurogenè-se à certains endroits du cerveau ? Quels sont les facteurs la déclenchant ?…
2.5 Construction intersubjective de l’objectivité scientifique
On peut constater également l’exigence de rationalité de la communauté scientifique, qui se traduit par la formulation de règles méthodologiques, déontologiques et éthiques… susceptibles aussi d’être transgressées !
3. EXPLICITER DES IGNORANCES PEUT CONTRIBUER A UNE FORMATION SCIENTIFIQUE
Des activités de formation initiale et continue, relatives à la plasticité cérébrale et mises en œuvre à l’IUFM de Bretagne, ont été une occasion pour un « accompagnement épistémologique » d’enseignants de SVT stagiaires. Après lecture d’articles de vulgarisation (La Recherche, 2000), une activité de clarification des ignorances personnelles et scientifiques sur la neurogenèse a été proposée.
Extrait du travail de C. P. formatrice SVT stagiaire
CE QUE L’ON SAIT CE QUE L’ON IGNORE
Différence de plasticité entre le cerveau de l’enfant et le cerveau de l’adulte.
Existence d’une période « critique »
Quelle est la part de la variation des connections synaptiques et celle de la variation du nombre des neurones dans la plasticité du cerveau ? Y A-T-IL NEUROGENESE DANS LE CERVEAU ADULTE ?
De nouveaux neurones apparaissent dans le cerveau adulte et ce dans de nombreuses régions cérébrales.
L’effectif total des neurones est-il modifié au cours de la vie ? La neuro-genèse augmente-t-elle le nombre de neurones ou permet-elle unique-ment le remplaceunique-ment de cellules détruites ?
Seuls certains types de neurones se régénèrent à l’état adulte. Certains neurones persistent pendant toute la vie (de l’animal).
Quelles sont les caractéristiques communes à tous les neurones qui sont capables de se diviser ? et quels sont les facteurs déclenchant la neuro-genèse ?
Cette activité a été suivie d’une réflexion collective sur ce qu’elle avait pu susciter pour une meil-leure compréhension des sciences de la vie et sur la démarche retenue pour une formation. On peut constater des opinions et des avis différents selon qu’il s’agit de formation initiale ou continue 3.1 Bonne réception en formation continue ou auprès de formateurs
Extraits d’entretiens : « Les sciences de la vie ne se "voient" pas ». « Les savoirs ne sont jamais définitifs, mais ils ont par contre du mal à évoluer pour de multiples raisons (théorie en place, techniques…) ». « Les connaissances nourrissent la recherche en suscitant de nouvelles questions, mais il faut prendre conscience de ce qu’on ne sait pas pour pouvoir le rechercher. » « La com-plexité augmente dès qu’on creuse un sujet ». « Les savoirs en sciences de la vie sont tributaires des avancées technologiques ». « Sensation permanente de boîtes noires non encore ouvertes. Rien n’est définitif ».
« Cet article montre que les savoirs ne sont jamais définitifs mais qu’ils ont par contre du mal à évoluer pour de multiples raisons :
- la théorie en place empêche d’accepter les résultats de certaines observations qui la contredi-sent et qui sont considérées alors comme anecdotiques ou négligeables ;
- les techniques de recherche insuffisamment fines ou performantes ne permettent de visualiser certains phénomènes et donc de recueillir les informations nécessaires ».
3.2 Avis plus mitigé de stagiaires professeurs de SVT en formation initiale (PLC2)
Extraits d’entretiens : « Se méfier des infos grand public ». « Les conclusions scientifiques évoluent avec les nouvelles techniques et les nouvelles découvertes, se méfier des dogmes ». « La complexité des mécanismes régulateurs ne permet pas un schéma simple ». « La démarche du chercheur est une remise en cause constante d’une affirmation ou d’une hypothèse, cela est déroutant ! ».
Mais aussi : « difficultés pour lire un article, nous aurions préféré une conférence », « nous atten-dons, en tant que professeurs des articles concis pour donner des réponses appropriées aux élèves, tout en étant tenus au courant des avancées scientifiques ».
4. CONCLUSION
Cette étude de cas, relative à la plasticité cérébrale, peut questionner la formation scientifique des étudiants et des futurs enseignants de SVT. Comment aborder la compréhension du processus scien-tifique dans une vision uniquement de résultats ou de connaissance établie ? Quelle place pour des
changements ultérieurs ? On pointe aussi une nécessité d’enseigner et de former l’esprit critique, tout en évitant un scepticisme généralisé.
Comment penser une actualisation continue des connaissances des enseignants ? Comment intégrer des savoirs nouveaux ? Comment, avec une formation initiale éventuellement dans autre paradigme, remplacer un système de savoir par un autre ?
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