Épistémologie. Licence de Sciences de la Vie. (3 ème année)

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1 Épistémologie Licence de Sciences de la Vie 1 (3 ème année)

2 La Science au Laboratoire La Méthode expérimentale 2

3 Perspective Macro-Epistémologie Grandes démarches Scientifiques Micro-Epistémologie : La Science au laboratoire Méthode expérimentale Instrumentation Statistiques Etc. La Science qui se pense La Science qui se fait 3

4 Perspective La méthode expérimentale? Méthode expérimentale faire des expériences d une façon particulière Autant de types d expériences que de : Disciplines scientifiques Domaines de recherche Questions posées Grandes règles fondamentales de la méthode expérimentale 4

5 Perspective historique Philosophes-mathématiciens grecs vs. Médecins grecques, ingénieurs romains Observation & Pratique empirique Systématisation progressive des grands principes de la méthode expérimentale à partir des travaux de Claude Bernard en Physiologie (Introduction à l étude de la médecine expérimentale) 5

6 La Méthode Expérimentale aux différents niveaux de la Recherche Les différents niveaux de la recherche 6

7 Innovation Recherche & Développement Recherche Appliquée Recherche Fondamentale 7

8 Innovation Recherche & Développement Recherche Appliquée Recherche Fondamentale 8

9 La Méthode Expérimentale aux différents niveaux de la Recherche La recherche fondamentale (expérimentale) Amélioration des connaissances et de la compréhension des phénomènes, mais sans perspective d application particulière La Recherche Appliquée (expérimentale) Idem + Objectif pratique déterminé Ex.: Recherche afin de trouver une molécule permettant de soigner une pathologie donnée. La Recherche & Développement (R&D) et l Innovation (cf. Ingénierie) Perspective commerciale, Processus d industrialisation, etc. (cf. progrès pour le consommateur vs. Ventes) 9

10 La place de l Expérimentation dans la Méthode Scientifique Quelle que soit la démarche scientifique retenue le recours à l expérimentation est incontournable Observations Réfutation / Confirmation Observations (Cas particulier des Mathématiques!) Théories Spéculation Théorie (conjecture) Confrontation Expériences Expériences Réfutation / Confirmation Hypothèses auxiliaires Noyau dur Hypothèses auxiliaires Expérimentation 10

11 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Le réductionnisme scientifique Question 1. Question 1.1 Question 1.2 Question 1.3 Question Question Question Question Question Question

12 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Le réductionnisme scientifique Comment Mémorise-t-on l information? A court terme? A long terme? Question 1.3 Comment fonctionne la synapse? Quel est le rôle des facteurs trophiques? Question Question Question Question

13 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Principaux problèmes (en Sciences de la vie) 13

14 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Principaux problèmes (en Sciences de la vie) 1. La plupart des processus biologiques peuvent fonctionner de manière tout à fait différente, in vitro, lorsqu'ils sont isolés de leur système d'origine 2. La démarche réductionniste, hautement productive, reste pourtant incomplète quand il s'agit d'étudier les phénomènes biologiques dans leur dynamique temporelle et à travers les interactions de leurs différents niveaux d'organisation (cf. systèmes complexes) 14

15 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Principaux problèmes (en Sciences de la vie) Causalité linéaire vs. Interactions et causalité non-linéaire A B C D E F A B C D E F 15

16 A la base de l Expérimentation moderne: le Réductionnisme Principaux problèmes (en Sciences de la vie) Le tout plus que la somme des parties Sommation (réductionnisme) vs. Interactions et variabilité 16

17 La Méthode Expérimentale Les différentes étapes: Synthèse de la littérature antérieure Élaboration de nouvelles hypothèses Expérimentation Analyse des résultats Interprétation des résultats Confirmation / Infirmation de l hypothèse Questions de validité 17

18 La Méthode Expérimentale Les différentes étapes: 18

19 La Méthode Expérimentale Synthèse de la littérature antérieure Étude complémentaire d un phénomène en partie décrit (dans le cadre d une théorie) Approche thématique (cf. interdisciplinarité) vs. Approche technique (cf. spécialisation et résolution d énigmes) 19

20 La Méthode Expérimentale Formulation d une nouvelle hypothèse Une hypothèse est une prédiction que l expérimentation va tenter de confirmer Une hypothèse doit nécessairement pouvoir être réfutable Hypothèse Générale Hypothèse Opérationnelle Hypothèse Statistique (H 1 et H 0 ) 20

21 La Méthode Expérimentale L expérimentation Définition des variables expérimentales (quantification) Variable dépendante Variables indépendantes Facteurs expérimentaux Répétition des mesures (cf. Statistiques) Populations testées Groupes appariés (toutes les conditions expérimentales) Groupes indépendants (1 groupe 1 condition expérimentale) Groupes équivalents (sujets similaires) Groupe contrôle 21

22 La Méthode Expérimentale L expérimentation La construction des faits scientifiques par les techniques et outils expérimentaux (cf. Bachelard) 22

23 La Méthode Expérimentale L expérimentation Nécessité de disposer d une théorie scientifique des transformations provoquées par l instrumentation (cf. Lunette de Galilée - Hubble) 23

24 La Méthode Expérimentale L expérimentation L instrument peut devenir partie intégrante de la théorie scientifique (cf. Mécanique quantique, Biologie in vitro) 24

25 La Méthode Expérimentale L analyse des résultats Le choix des outils statistiques Celui qui est adapté au résultat attendu? Celui qui est adapté aux données? 25

26 La Méthode Expérimentale L analyse des résultats Le critère de significativité statistique Effectifs (Nombre de sujets) 50 Distribution Normale Confirmation / Infirmation de l hypothèse statistique Résultats de l expérimentation 26 (nombre de mots mémorisés)

27 La Méthode Expérimentale L analyse des résultats Corrélation n est pas causalité! (Variable 1) r = (Variable 2) 27

28 La Méthode Expérimentale La reproductibilité des résultats Tout résultat obtenu scientifiquement doit pouvoir être reproduit par n importe quel autre chercheur dans le monde, en utilisant les mêmes méthodes. - Ceci est rendu possible grâce à la communication scientifique (à suivre ) 28

29 La Méthode Expérimentale L interprétation des résultats Étape distincte de celle de l analyse des résultats La confirmation d une hypothèse expérimentale ne donne pas de facto la possibilité de formuler une loi scientifique! 29

30 La Méthode Expérimentale L interprétation des résultats Confirmation / infirmation de l hypothèse Validité interne des résultats obtenus (échantillon) Validité externe des résultats obtenus (population) Validité écologique (population dans son milieu) 30

31 Exemples de démarches expérimentales en Biologie Protocoles impliquant des individus Plans d études longitudinaux: Protocoles expérimentaux dans lesquels les mêmes sujets sont étudiés à différents âges (Effet de l âge et de l historique) Plans d études transversaux: Protocoles expérimentaux dans lesquels l âge des sujets constitue la variable indépendante (Effet de l âge) Dans tout autre cas, l age est un facteur expérimental contrôlé 31

32 Exemples de démarches expérimentales en Biologie La méthode du double aveugle en Biologie et Médecine La méthode du placebo en Biologie et Médecine 32

33 Le cas de la Recherche Clinique "Démarche préscientifique" Un ou quelques individus seulement Chaque sujet est appréhendé individuellement ("étude de cas") contre le "Mythe de l uniformité du patient" Très nombreuses observations (grille d évaluation des symptômes) 33

34 Le cas de la Recherche Épidémiologique Études sur de larges populations Corrélations de statistiques Ex Mode de vie A vs. Pathologie B Exposition à la substance A vs. Pathologie B Pathologie A vs. Pathologie B 34

35 Le développement des médicaments (Recherche appliquée) Screening Automatisés Séries de molécules Batteries de tests systématiques Propriétés chimiques, biochimiques, pharmacologiques ( molécules 15 retenues) Et/Ou Simulations informatiques Tests sur le vivant in vitro Tests précliniques sur l animal Tests cliniques sur l humain (15 molécules 1 commercialisée) 35

36 Le développement des médicaments (Recherche appliquée et R&D) 36

37 Bibliographie Introduction à l étude de la médecine expérimentale. C. Bernard Guide des Sciences expérimentales. J. Pagé, G Boisclair, R. Mathieu La recherche en Sciences. M. Couture & R.P. Fournier Ces instruments qui font la Science. HS Sc&Av n 140 La Science a bout de souffle? L. Segalat 37

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