Rousseau : Quelles ont été les applications pratiques de vos travaux ?

Pour l'instant, il n'y a eu aucune application pratique. Mais on peut entrevoir le développement d'appareils plus précis, plus sensibles pour mesurer de petits effets physiques. Un exemple, issu des travaux de David Wineland [co-lauréat du prix Nobel de physique 2012] : la mise au point d'horloges atomiques qui sont déjà 100 fois plus précises que les horloges atomiques actuelles. Ces horloges seront des détecteurs de petites variations du champ de gravitation, avec des applications à la sismologie et à la géophysique en général.

Il y a effectivement une tendance qui s'est développée à essayer de pousser le curseur plus vers les applications que dans la recherche fondamentale. On a demandé à une certaine période de plus en plus aux chercheurs de motiver leurs recherches par des applications potentielles.

Il ne faut pas pousser cette dérive trop loin, car cela se fait au détriment de l'esprit de la recherche fondamentale, qui doit être motivée par la curiosité intellectuelle pure. Il faut donc trouver un équilibre entre le support que l'on donne à la recherche fondamentale désintéressée et les crédits donnés à la recherche appliquée.

Positionner le curseur entre ces deux aspects de la recherche est essentiel. Il faut toujours garder à l'esprit l'importance de la recherche fondamentale, qui constitue le socle sur lequel tout le reste est possible.

En ce qui me concerne, j'ai eu la chance de travailler dans un milieu relativement protégé de cela à l'Ecole normale supérieure, où l'intérêt de la recherche fondamentale a toujours été bien compris.

Néanmoins, on sent, lorsqu'on demande des crédits, en particulier aux agences européennes qui financent la recherche, la tentation qu'elles ont d'exiger, de façon que je trouve trop contraignante, ce qu'on appelle des projets définissant des étapes pour la recherche. La recherche conduit par définition à des découvertes imprévues, et demander aux chercheurs de trop la planifier est à mon avis un contresens.

Boson : Si vous aviez fait vos recherches à l'étranger, les choses auraient-elles été plus simples pour vous ?

Pour moi, je ne pense pas, car j'ai travaillé dans un laboratoire qui a toujours été bien traité par le CNRS et dans lequel la recherche fondamentale a été bien comprise. Ce qui est peut-être plus difficile pour des chercheurs en France, c'est la complexité des structures, le fait que les différentes agences qui financent la recherche sont imbriquées les unes dans les autres, l'existence côte à côte de structures parallèles qui viennent compliquer les démarches lorsqu'il s'agit de demander les crédits, qui rendent la bureaucratie un peu trop envahissante.

Je pense que l'heure est actuellement à la simplification de ces structures, qui est l'un des objets des Assises pour la recherche qui se déroulent actuellement.

Boson2 : Que ferez-vous de la somme [930 000 euros] qui vous a été alouée avec le prix Nobel ? La reverserez-vous à votre laboratoire ?

La question est prématurée, mais elle m'a déjà été posée par mon banquier... Je n'y ai pas encore réfléchi. Mais en général, cette somme n'est pas réinvestie. A l'échelle des laboratoires, c'est une somme modeste.

Je suis d'accord avec vous pour dire que la recherche scientifique est une démarche sur le long terme. Un groupe de recherche sur une thématique donnée ne devient productif et n'obtient des résultats intéressants qu'après un long développement. Il faut lui laisser, à partir du moment où on a reconnu la qualité des personnes, le temps de faire mûrir son projet. Cela est en contradiction avec les structures politiques de la société, qui demandent des résultats au court terme.

Il y a une contradiction entre le temps des politiques, et le temps de la recherche. Ce problème se pose aussi pour les grands problèmes de la société. Il faut essayer de faire comprendre aux politiques la nécessité des constantes de temps longues pour la recherche.

Krypton : La place de la France dans les pays leaders en recherche fondamentale est-elle menacée ?

La place de la France est relativement bonne au niveau européen et mondial. Elle est soumise à une concurrence importante, en particulier des pays émergents - l'Asie du Sud-Est, la Corée, la Chine... qui développent des efforts très importants. Ils le font dans un cadre administratif souple et simple, surtout à Singapour. Il va donc falloir bien garder sa place dans ce contexte très compétitif.

Mais la France a des atouts, en particulier celui de la tradition scientifique profondément ancrée, et l'humanisme qui fait qu'en France on s'intéresse non seulement aux sciences exactes, mais aussi aux sciences humaines, et que le progrès de la connaissance est un tout. Il faut un équilibre entre ces deux sciences, équilibre qui a été traditionnellement recherché en France dans les milieux universitaires. Il faut maintenir cette tradition et en même temps lui donner les moyens de se développer en développant des structures simplifiées et bien sûr en y accordant les crédits nécessaires.

Rémi : La recherche est-elle encore un domaine attractif pour les étudiants ?

Younes : Quand on voit que de brillants étudiants en grandes écoles d'ingénieurs se tournent souvent vers des carrières plus lucratives comme la finance ou le conseil, on se demande si l'Etat ne devrait pas faire un effort pour les inciter à se tourner vers la recherche. Qu'en pensez-vous ?

Sur le plan intellectuel, je suis sûr que la recherche intéresse les esprits des jeunes, car ils sont naturellement curieux. Le problème est d'arriver à canaliser cette curiosité naturelle vers des études et des carrières scientifiques. Des efforts ont été accomplis en ce sens, je pense en particulier à l'opération "La main à la pâte" qui a été initiée par Georges Charpak, Prix Nobel de physique il y a une vingtaine d'années, qui a canalisé la notoriété que lui avait apportée le prix pour lancer et développer cette opération, qui consistait à initier des enfants de classe primaire à la science de façon concrète, en leur faisant mettre littéralement la main à la pâte. Je pense que cet effort devrait être amplifié et développé au niveau des études secondaires également.

La recherche en sciences demande une formation approfondie, l'acquisition de connaissances très poussées. Cela demande beaucoup de temps, ce qui est contradictoire avec les possibilités offertes par l'immédiateté des moyens de communication actuels. Google et l'Internet sont très utiles pour trier des connaissances une fois qu'on les a acquises, ils ne peuvent pas à eux seuls constituer un moyen d'acquisition des connaissances. La formation doit donc trouver un équilibre entre ce qui nécessite le long terme et l'effort individuel et ce qui peut être accessible immédiatement par les moyens rapides de communication. 

On est à une période de transition où il faut trouver de nouvelles manières de former les jeunes, mais je suis sûr qu'on peut y arriver, car la recherche, le besoin de connaissance sont des choses passionnantes.

On peut s'intéresser à la physique à tout âge, mais la recherche est un métier, et ce métier ne peut être acquis que sur la base de connaissances accumulées. La meilleure période pour acquérir ces connaissances, c'est la jeunesse et la période des études. Il me semble donc difficile de devenir un physicien si on n'a pas au départ la formation nécessaire.

La première qualité, c'est la curiosité. Il faut avoir, chevillés à l'âme, la curiosité, le besoin de comprendre et de savoir. La deuxième, c'est l'imagination, être capable à partir de situations connues d'en imaginer de nouvelles qui peuvent être sources de résultats inattendus. Ensuite l'intuition : savoir associer des idées apparemment différentes, voir leurs points communs et voir à quoi cela peut conduire. Et il faut aussi avoir de la chance, même si celle-ci n'est pas suffisante.

Pour conclure, je dirai que certaines de ces qualités sont les mêmes qui sont nécessaires à un bon artiste.

MMG : Quels conseils donnez-vous aux jeunes chercheurs qui travaillent avec vous ? Ou qui rêvent de le faire ?

C'est une question essentielle : il ne suffit pas d'avoir les qualités intellectuelles, il faut avoir la possibilité de travailler dans des conditions matérielles décentes, pouvoir consacrer son esprit aux choses qui vous passionnent sans avoir à lutter pour avoir des moyens. Il faut des salaires décents au départ, et des perspectives de carrière et de promotion décentes.

Un grand nombre d'étudiants brillants vont vers la finance ou l'économie, c'est humain, car ces carrières sont plus lucratives. Il faut rendre les carrières scientifiques plus compétitives par rapport à ces carrières.

Olivier ertzscheid : Beaucoup de vos travaux sont disponibles en "open access". C'est important pour vous ?

Bien sûr. Il est important que la communication des résultats de la science soit accessible de la façon la plus vaste, simple et économique possible.

Dès les études en secondaire, j'ai été passionné par les mathématiques et par le lien entre maths et physiques. Donc j'ai tout de suite pensé que c'est ce que je voulais faire. J'ai eu une vocation pour ça, effectivement.

J'aime beaucoup la peinture, l'art en général, et je suis un fan des musées. Je suis amené à voyager beaucoup dans le monde pour des raisons professionnelles, et lorsque je fais ces voyages, j'en profite pour visiter les musées. Je suis très sensible aux parallèles qui existent entre la science et l'art : une belle expérience scientifique a une qualité comparable à celle qu'on peut trouver à une œuvre d'art.

Très souvent, un projet artistique est un projet sur le long terme, et il y a là aussi un parallèle avec les projets scientifiques. Je pense en particulier à l'exposition sur le tableau de Vinci, représentant Sainte-Anne et le Christ, qui montre que pendant 25 ans Vinci avait été obsédé par ce tableau.

MMG : Quels sont les scientifiques qui sont vos héros ?

Bien sûr, des gens comme Newton et Galilée. Au XX^e siècle : Einstein, Bohr, Schrödinger. Ce sont eux qui ont révolutionné notre compréhension du monde il y a moins de cent ans.

Je pense qu'une grande machine comme le LHC [Grand collisionneur de hadrons1 en français, un accélérateur de particules] est un projet ambitieux, remarquable. Ce projet est basé sur une recherche qui répond à des questions liées à la simple curiosité : comment fonctionne la nature, quelles sont les blocs fondamentaux qui permettent de comprendre la nature ?

La découverte du boson de Higgs au CERN, en particulier, est un résultat fondamental dont on ne voit pas d'application pratique. Cette recherche a coûté beaucoup d'argent, mais cela est parfaitement justifié dans la mesure où la société et la civilisation doivent avoir comme un de leurs buts essentiels la satisfaction de la curiosité fondamentale : qui sommes-nous ? où allons-nous ?

Hamza : Pensez-vous qu'on aura un jour des ordinateurs "quantiques" ? Si oui, serait-ce un bond géant ou juste une petite évolution ?

Les expériences que nous faisons, ainsi que d'autres chercheurs, nous montrent qu'il est possible de maîtriser la logique quantique, et sans doute de l'utiliser pour fabriquer des machines ayant des capacités plus puissantes que les machines existant actuellement. C'est ce qu'on appelle l'ordinateur quantique. Il reste cependant des obstacles technologiques très importants avant de réaliser un dispositif pratique. Il n'est pas sûr que ces obstacles pourront être surmontés, et on ne sait pas encore quelle sera la forme que prendra un éventuel ordinateur quantique.

Donc je ne peux pas répondre avec certitude à cette question. Ce que je peux dire, c'est qu'en développant des efforts dans cette direction, on aura des surprises et on réalisera des dispositifs qui serviront à quelque chose, même si on ne sait pas encore exactement à quoi.

Leo scagliarini : Pensez vous que l'on peut attendre encore de la physique de révolutions comme celles de Newton et Einstein ?

Je pense qu'il y a des choses qu'on ne comprend pas encore et qui peuvent conduire à des révolutions, en particulier la théorie de la relativité générale d'Einstein n'est toujours pas comprise dans le cadre de la physique quantique. Mais comme toujours, le futur est difficile à prédire.

C'est une bonne question dans la mesure où il y a effectivement un lien étroit entre la compréhension du monde microscopique et celle de l'univers dans son ensemble. La cosmologie nous apprend qu'à l'origine de l'univers, au moment du big-bang, les lois quantiques jouaient un rôle essentiel.

Donc comprendre l'infiniment petit, ce qui se fait au CERN par exemple, et comprendre l'infiniment grand, ce qui se fait dans les observatoires, c'est finalement faire la même physique à des échelles très différentes.

MMG : Vos travaux en physique seraient-ils transposables dans le domaine de la biologie ? En d'autre termes, la cellule ou certains de ses constituants (ADN, organelles) pourraient-ils servir de champs d'expérimentation en utilisant certains de vos outils expérimentaux ?

En ce qui concerne mes recherches personnelles, je ne crois pas, car nous travaillons avec des systèmes très froids et protégés de leur environnement, alors que la vie se développe dans un milieu tiède, dans lequel le couplage à l'environnement joue un rôle essentiel. Donc les conditions de notre physique sont très différentes des conditions de la vie.

Néanmoins, certains de mes collègues ont développé, grâce à la physique, des outils qui permettent d'étudier la cellule et le vivant. Je pense en particulier à Steve Chu, qui a partagé le prix Nobel avec mon collègue Claude Cohen-Tannoudji. Il a montré que des lasers pouvaient servir à piéger et à manipuler les atomes, et il a ensuite étendu ses expériences à la manipulation de cellules et de brins d'ADN, montrant ainsi que des outils issus de la physique pouvaient servir à la biologie.

Bruno Gayral : Souhaitez-vous profiter de votre prix Nobel pour intervenir davantage dans le débat public et politique sur des questions précises, notamment la place de la recherche fondamentale en France, et l'articulation entre la formation par la recherche et l'innovation industrielle ?

Casimir : Utiliserez-vous l'influence que vous confère le prix Nobel pour que l'Etat investisse davantage dans la recherche, car nous sommes loin des 3 % du budget promis il y a des années ?

Oui, je vais essayer d'utiliser cette notoriété pour insister sur l'importance de la recherche et la nécessité de la développer davantage, tant sur le plan financier que sur le plan de la réforme des structures et l'amélioration des conditions faites aux jeunes chercheurs.

Je voudrais conserver une liberté personnelle pour continuer à faire de la recherche et à m'occuper du Collège de France, dont je viens d'être nommé administrateur. Cela va limiter évidemment mes interventions devant le grand public. Je ne voudrais pas devenir un homme public, ça ne m'intéresse pas.

Audrey Garric et Pierre Le Hir (Chat modéré par )

How Computational Models Are Improving Medicine [Video]

http://blogs.scientificamerican.com/observations/2012/11/03/how-computational-models-are-improving-medicine-video/?WT_mc_id=SA_CAT_MB_20121107

How Computational Models Are Improving Medicine [Video]

By Katherine Harmon | November 3, 2012 |  1

High-resolution electromechanical model of a heart; courtesy of N. Trayanova

The more we learn about cancer, heart disease and Alzheimer’s, the more vexingly complex they seem—and the more elusive their cures. Even with cutting-edge imaging technology, biomarker tests and genetic data, we are still far from understanding the multifaceted causes and varied developmental stages of these illnesses.

With the advent of powerful computing, better modeling programs and a flood of raw biomedical data, researchers have been anticipating a leap forward in their abilities to decipher the intricate dynamics involved human disease. Now, these computational capabilities are starting to arrive, according to a new analysis published online this week in Science Translational Medicine. In fact, “the field has exploded,” Raymond Winslow, director of the Johns Hopkins Institute for Computational Medicine, and co-author of the review, said in a prepared statement.

Medicine and medical research largely have been focused on small specialties and narrow studies. But the body is a whole system—not isolated organ groups—and it is in constant interaction with the wider environment, including pollutants, toxins and other stressors. The resulting interactions do not only work in a single direction; instead, we have learned that there are feed-forward and feedback loops and crosstalk on cellular, molecular and genetic levels. This nexus is where advances in computational medicine are poised to make a large contribution. “Computational medicine can help you see how the pieces of the puzzle fit together to give a more holistic picture,” Winslow said. “We may never have all of the missing pieces, but will wind up with a much clearer view of what causes disease and how to treat it.”

Models comparing gene expression in different patients have already successfully helped to determine different grades of prostate cancer, predict how different patients will respond to breast cancer treatment and find different types of stomach cancer.

Scientists are also taking advantage of more advanced anatomical data to model whole organs and their function—and dysfunction. Using, for example, diffusion tensor magnetic resonance imaging, researchers can collect detailed information about heart anatomy, fiber and structure. This macro structure can be combined with more cellular-based models for “unprecedented structural and biophysical detail, including cardiac electromechanics,” the researchers noted in their paper. With this information, scientists are learning more about blood-flow dynamics, arrhythmia and heart attacks. These new models are now starting to be translated back to individual patients, to help find better treatments.

Computational-medicine algorithms from detailed brain maps have already been used to develop an iPad app that is being used clinically to help doctors decide on deep brain stimulation locations and strengths.

These models, however, also need to be checked frequently against real-world data and adjusted accordingly. But researchers who are armed to deal with this once unusual cross-discipline endeavor are growing more common. “There is a whole new community of people being trained in mathematics, computer science and engineering, and they are being cross-trained in biology,” Winslow said. “This allows them to bring a whole new perspective to medical diagnosis and treatment.”

The myriad applications for computational medicine approaches are only beginning to be explored, the researchers noted. “As we gain confidence in the ability of computational models to predict human biological processes, they will help guide us through the complex landscape of disease, ultimately leading to more effective and reliable methods for disease diagnosis, risk stratification and therapy,” the researchers wrote. “We are poised at an exciting moment in medicine.”

Video of electromechanical heart model courtesy of N. Trayanova

About the Author: Katherine Harmon is an associate editor for Scientific American covering health, medicine and life sciences. Follow on Twitter @katherineharmon.

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Tags: brain, cancer, computational medicine, health, heart, medicine, mri, technology