Interface : la revue de l'ACFAS, 1 mars 1995, Mars

V VOLUME SEIZE • NUMÉRO DEUX • MARS-AVRIL 1995 5,50$ MTERFACE LA REVUE DE LA RECHERCHE POLITIQUE FAMILIALE ONS-NOUS?Otr ALLONS-NOUS?m Les maladies dynamiques: une nouvelle approche de la médecine L'illusion statistique Un transfuge du privé à l'IRCM Association canadienne-française pour l'avancement des sciences, adresse de retour: 425, rue De La Gauchetière Est Montréal (Québec) H2L 2M7 Envoi de publication - Enregistrement n° 6489 01001026651802 I .' ,v 4k$> +*+* m&M.Nous nous donnons un nouveau souffle.Nous nous sommes engagés à donner à notre clientèle québécoise le meilleur service au moindre coût possible.Cet engagement nous a conduits à réévaluer en profondeur notre façon de faire les choses.Nous avons adhéré à une approche de gestion de la qualité totale appelée Défi performance, basée sur la participation des employés.À tous les niveaux, nous formons des équipes qui revoient nos habitudes de travail et fixent des cibles d'amélioration à atteindre pour assurer la satisfaction totale de nos clients.a Hydro-Québec Le meilleur de nous-mêmes «A LJ U U U U VOLUME S 5 COMMENTAIRE DU BON USAGE DE LA LANGUE MATERNELLE.EN SCIENCE Michel Bergeron 58 TRANSFERTS 60 SCIENCEMONDE ÉQUATEUR LA FORÊT APPRIVOISÉE Michel Groulx 62 SCIENCE-INTER 64 CHERCHEURS RECHERCHÉS 68 SOURCES 71 A SUIVRE EIZE • NUMÉRO DEUX • MARS-AVRIL 1995 SOMMAIRE » H *» FACE À FACE s Un transfuge du privé à l'IRCM Étienne Denis Qu’est-ce qui a poussé Yvan Guindon, chercheur vedette chez Merck Frosst, puis chez Bio-Méga, à prendre la direction de l’IRCM?RECHERCHE LES POLITIQUES FAMILIALES AU QUEBEC ET AU CANAOA Que faisons-nous?Où allons-nous?Pierre Lefebvre Le taux de natalité, au Québec comme au Canada, se situe en dessous du seuil de remplacement des générations.Les politiques familiales provinciale et fédérale peuvent-elles changer cette situation?Veut-on qu'elles la changent?28 LES MALADIES DYNAMIQUES Une nouvelle approche de la médecine Anne Beuter et Leon Glass Une maladie dynamique, qu’elle soit cardiaque, neurologique, psychiatrique ou autre, est une maladie qui se produit dans un système physiologique intact mais dont le fonctionnement est déréglé.Le diagnostic et le traitement doivent viser la cause du dérèglement.Enquête sur les sautes d'humeur du corps humain.ENJEUX 40 L’ILLUSION STATISTIQUE Ou commenl faire dire n’imporie quoi aux chiffres Pierre-André Julien Il n’y a pas que les politiciens et les économistes qui s’abreuvent de chiffres.Les scientifiques le font aussi, pour le meilleur, mais parfois pour le pire.SCIENCECLIPS 46 TÉLÉVISION UNE GRANDE CLAQUE AUX CLICHÉS 48 COMME UN POISSON DANS UN LABO 50 50 ANS DE MANUELS SCOLAIRES DE L’ENFANT SAGE À L’ENFANT ROI 52 NOUS N’IRONS PLUS À L’AIL DES BOIS 53 APPRENDRE À LIRE SUR LES LÈVRES.D’UN ÉCRAN D’ORDINATEUR 55 EFFET DE SERRE ET FEUX DE FORÊT QUAND LA NATURE DÉFIE LES PRÉVISIONS 56 AUTO VÉGÉTARIENNE ET ALCOOLIQUE CHERCHE SUBSTITUT AU MAÏS « npeut continuer à tout temps Vétude, non pas Vécolage : la sotte chose qu’un vieillard abécédaire! » Michel de Montaigne, Essai II, 28 LE DEVOIR « COMMENTAIRE Du bon usage de la langue maternelle.en science PAR MICHEL BERGERON Le premier privilège que Dieu accorda à Adam fut le pouvoir de nommer; bien avant la connaissance du bien et du mal, qui vint par la suite! Les églises, les peuples, les individus ont compris l’importance du droit de baptiser.Nommer, c’est s’approprier le territoire.On pourrait continuer sur cette lancée et vanter les pays imaginaires qu’ouvre l’exploration scientifique.Pourquoi les individus, les peuples renonceraient-ils à ce droit originel de «nommer» ces terres neuves?Pourquoi faudrait-il décréter que sa propre langue maternelle n’a plus le droit de nommer?Un individu, une société qui refusent de s’approprier la science — le langage est la première forme d’appropriation — se condamnent à s’appauvrir.La science, source de changements sociologiques majeurs, doit être intégrée à sa propre culture; surtout, il ne faut jamais laisser à une langue étrangère le monopole de l’expression de la science et de la technologie.Le verbe, ne l’oublions pas, se fait chair: culture et civilisation.L’utilisation du français pour penser et présenter la science reste pour nous, enseignants, chercheurs ou citoyens, une ardente, une vitale nécessité.Certes, le chercheur doit recourir à une langue commune pour communiquer avec ses pairs.Que des chercheurs francophones diffusent mondialement leurs travaux dans la langue de la république de la science, soit l’anglais, ne saurait leur être reproché puisque c’est la renommée de la communauté scientifique francophone qui s’accroît.Par surcroît, il n’est pas inutile de rappeler aux étudiants la nécessité d’apprendre l’anglais, ne serait-ce que pour lire les nombreux et excellents travaux publiés dans cette langue.Publier en anglais dans des revues savantes, pour un francophone, un lusophone ou un germanophone.est une chose.Penser en anglais en est une autre.Tout individu peut difficilement organiser sa pensée puis l’exprimer avec finesse et subtilité dans une langue étrangère.Sigmund Freud n’aurait jamais pu écrire une œuvre aussi magistrale s'il avait utilisé la langue de l’un de ses maîtres français, Jean-Martin Charcot.11 faut plaindre ceux et celles qui n’écrivent qu’en anglais scientifique, qu’ils soient anglophones ou francophones, car ce mauvais latin nuit à l’épanouissement de la pensée créative.Loin d’être devenus de parfaits bilingues, bien des chercheurs sont devenus des «demilingues».et dire qu’ils se croyaient des démiurges! Ne pas maîtriser sa langue, c’est, pour le scientifique comme pour le littéraire, se placer en état d’infériorité, car la science a besoin de la précision des mots pour traduire des concepts.La science a aussi besoin de créer des mots ou des expressions pour nommer des idées nouvelles.Les chercheurs en informatique l’ont magnifiquement illustré en puisant dans les ressources lexicales de la langue française pour nous donner des néologismes tels que «logiciel» et «didacticiel».Une des contributions inattendues de la revue Médecine-Sciences fut justement de diffuser les néologismes qu’ont créés en français les biologistes moléculaires ou les biochimistes; et les membres de la rédaction furent heureux de constater que les traducteurs professionnels consultaient cette revue.La création de mots ou expressions capables de décrire des concepts nouveaux en science est d’autant plus importante que le chercheur ne fait pas qu’échanger de Tin- «Et Yaveh Dieu, qui avait formé du sol tous les animaux des champs et tous les oiseaux du ciel, les fit venir vers l'homme pour voir comment il les appellerait.Et l’homme donna des noms à tous les animaux domestiques, aux oiseaux du ciel et à tous les animaux des champs.» (récit de la Genèse) MICHEL BERGERON EST RÉDACTEUR EN CHEF (AMÉRIQUE DU NORD) DE LA REVUE MÉDECINE- SCIENCES.IL EST ÉGALEMENT PROFESSEUR TITULAIRE AU DÉPARTEMENT DE PHYSIOLOGIE DE L’UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL.MARS - AVRIL INTERFACE CMXC formation avec ses pairs.Il doit enseigner et surtout être capable de transmettre de façon accessible — et dans leur langue — les résultats de ses travaux à ses étudiants, à ses concitoyens.Après tout, ces derniers ont le droit de s’approprier les résultats des recherches qu’ils financent avec leurs impôts.La plupart des lecteurs d'interface connaissent déjà la relation entre le langage et la formation de la pensée.Le poète allemand Henrich von Kleist, dans un texte concis sur «l’élaboration progressive de la pensée dans le discours», a bien cerné cette relation.Prenant exemples d’un discours de Mirabeau et d’une fable de La Fontaine, il montre que le langage est un médiateur indispensable pour la formation de la pensée, pour son devenir interne.«L’idée ne préexiste pas au langage, elle se forme en lui» et, parodiant notre proverbe français, von Kleist ajoute que «l’idée vient en parlant», tout comme l’appétit vient en mangeant1.Dans la phase novatrice de la recherche, en général technique et hautement spécialisée, mais surtout marquée par l’accumulation de données, le chercheur doit soumettre ses travaux à la critique préalable de ses pairs de la communauté internationale.Il doit obligatoirement avoir recours à une langue commune universelle — qui sera souvent l’anglais, mais pas toujours nécessairement.Dans la phase d’information et de synthèse des connaissances existantes puis dans celle de diffusion vers un plus large public, le chercheur se retrouve au cœur même de sa mission d’enseignant et de son rôle de citoyen averti.Il doit utiliser la langue de ses étudiants et celle de ses concitoyens.Est-il nécessaire de rappeler aux enseignants que l’outil cognitif le plus performant que possèdent les étudiants, c'est leur langue maternelle?Le chercheur doit comprendre que la science est autre chose qu’un cumul de données, comme la langue est autre chose qu’un assemblage de mots.La rédaction de Médecine-Sciences a voulu justement jouer aussi un rôle culturel.Cette revue a contribué à rétablir, peut-être parfois à éveiller chez des chercheurs de renom et de talent, le plaisir de dire leur science en leur langue, d’en utiliser la finesse et la souplesse.Ce retour aux sources de sa culture constitue pour le chercheur un effort salutaire en vue d’assurer la cohérence même de sa démarche intellectuelle; cela lui permet de considérer et de structurer la matière de son travail de création.Le chercheur doit finalement accepter l’état de diglos-sie, voire de plurilinguisme, ce qui est loin d’être une calamité.Le plurilinguisme a historiquement été la voie royale qui a permis aux individus d’accéder à la connaissance universelle.C’est grâce aux traducteurs que la science du monde arabe a été transmise au Moyen-Âge.Comprendre une deuxième ou une troisième langue est un signe d'intelligence et surtout un signe d’ouverture vers l’autre, vertu cardinale de l’humaniste.«Autant de langues tu connais, autant d’hommes tu vaux» (hadith du prophète Mahomet).Être humaniste, c’est aussi posséder les deux cultures, la scientifique et la littéraire, la langue étant au cœur même de la culture.L’avenir de toute société repose sur l’accès aux savoirs et sur leur intégration au sein de la culture.En définitive, quel doit être le choix linguistique pour le chercheur?Lorsqu’il désire dépasser le mauvais latin ou le langage technique des briqueleurs du savoir et qu’il désire devenir un architecte — pourquoi pas un démiurge?— il lui faut recourir à une langue belle et limpide, à l’outil cognitif le plus performant, qui demeure, comme l’histoire l’a démontré tant de fois, sa langue maternelle.& 1.KLEIST, H.Von.Anecdotes et petits écrits, Paris, Petite Bibliothèque Payot, 1981, p.76 à 83.INTERFACE REVUE BIMESTRIELLE SANS BUT LUCRATIF, INTERFACE EST PUBLIÉE À L’INTENTION DE LA COMMUNAUTÉ SCIENTIFIQUE PAR L’ASSOCIATION CANADIENNE-FRANÇAISE POUR L’AVANCEMENT DES SCIENCES (ACFAS) AVEC L’AIDE DU MINISTÈRE DE L’INDUSTRIE, DU COMMERCE, DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE, DU PROGRAMME SCIENCES ET CULTURE CANADA, DU CONSEIL DE RECHERCHES EN SCIENCES HUMAINES, DU CONSEIL DE RECHERCHES MÉDICALES ET DU CONSEIL DE RECHERCHES EN SCIENCES NATURELLES ET EN GÉNIE.DIRECTRICE ET RÉDACTRICE EN CHEF: SOPHIE MALAVOY DIRECTEUR GÉNÉRAL DE L'ACFAS: GERMAIN GODBOUT SECRÉTAIRE DE RÉDACTION: JOCELYNE THIBAULT COMITÉ DE RÉDACTION: PATRICK BEAUDIN, THÉRÈSE BOUFFARD, MONA NEMER, DENISE PELLETIER, GARY SLATER, YANICK VILLEDIEU RÉVISION LINGUISTIQUE: HÉLÈNE LARUE DIRECTION ARTISTIQUE: LORTI/MOUSSEAU PHOTO DE LA PAGE COUVERTURE: ROB & SAS/FIRST LIGHT PUBLICITÉ: PIERETTE LEFRANÇOIS TÉL.: (514) 466-3095 TÉLÉC.: (514) 466-0952 SORTIES POSTSCRIPT: TYPOGRAPHIE SAJY IMPRESSION: IMPRIMERIE QUEBECOR SAINT-JEAN.LES ARTICLES D’INTERFACE PEUVENT ÊTRE REPRODUITS SANS AUTORISATION À CONDITION QUE L’ORIGINE EN SOIT MENTIONNÉE.POUR TOUTE DEMANDE DE RENSEIGNEMENTS, S’ADRESSER À L’ACFAS, 42S, RUE DE LA GAUCHETIÈRE EST, MONTRÉAL (QUÉBEC) H2L 2M7.TÉL.: (514) 849-0045, TÉLÉC.: (514) 849-5558.LA REVUE INTERFACE EST RÉPERTORIÉE DANS REPÈRE.ENVOI DE PUBLICATION ENREGISTREMENT N° 6489.MARS 1995, DÉPÔT LÉGAL: BIBLIOTHÈQUE NATIONALE DU QUÉBEC, PREMIER TRIMESTRE 1 995 ISSN 0826-4864 a UNE DE NOS FAÇONS DE COMBATTRE PROGRAMMES DE 2E ET DE 3* CYCLES EN SCIENCES DATE D'ADM 1er mars 1995 Maîtrise en sciences de l'environnement* (avec ou sans mémoire) S S I O N: LA POLLUTION.Doctorat en sciences de l'environnement DATE D'ADMISSION: 1er avril 1995 Doctorat en météorologie (extensionné de McGill) VIN-MAITRISE EN ENV MIRA GAU Université du Québec à Montréal Des programmes adaptés aux besoins du marché, une formation concrète, des cours qualifiants.c'est de cette façon que l'UQAM voit son rôle.Pas étonnant que dès la fin de sa maîtrise, Mira Gauvin ait décroché le poste de conseillère en environnement à l'hôpital Notre-Dame.DATE D'ADMISSION: 1er mai 1995 Maîtrise en biologie Maîtrise en informatique de gestion* (avec ou sans mémoire) Maîtrise en mathématiques Maîtrise en sciences de l'atmosphère Maîtrise en sciences de la terre Diplôme de deuxième cycle en météorologie* Doctorat en mathématiques Doctorat en ressources minérales DATE D'ADMISSION: 15 mai 1995 Diplôme de deuxième cycle en intervention ergonomique en santé et sécurité au travail* DATE D'ADMISSION: 1er juin 1995 Maîtrise en chimie La Fondation de l'UQAM offre des bourses d'études de 1 000$ à 10 100$.‘programme contingenté Pour tout renseignement, composez le 987-3121 L’UQAM une force .novatrice * \\* HHH FACE À FACE Un transfuge du prive à l’IRCM Chercheur Merck Frosst, puis chez Bio-Méga, Yvan Guindon a fait le saut hors de l’en t c’est à la tête de l’Institut de recherches " de Montréal (IRCM) vedette chez treprise privée, qu’il a atterri.É t i e n n Denis L’Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM) a un nouveau patron.Il s’appelle Yvan Guindon et il nie être un maniaque de son travail.Le directeur scientifique et chef de la direction de l’IRCM avoue pourtant que le travail est son seul hobby.Une fin de semaine sur deux, il est au bureau; l’autre, il apporte du travail à la maison.Même les napperons des soupers en tête-à-tête avec sa femme sont vite encombrés de dessins de molécules et d’équations chimiques; il faut dire que madame est elle aussi chercheuse en chimie.Sa seule digression à propos de la recherche: «J’ai trois enfants à éduquer», dit-il.Yvan Guindon nie être maniaque de son travail, mais il admet en être bigrement passionné! «Depuis le tout début de ma carrière, je me suis dit que je n'accepterais jamais d’arrêter de faire de la recherche.» Malheureusement, la passion d’Yvan Guindon est double.D’une part, il aime découvrir de nouvelles ÏNTEHFACE PHOTOS: LAURENT LEBLANC 144 molécules, comprendre des réactions —« ou penser comprendre», nuance-t-il.D’autre part, créer et gérer des centres de recherche l’intéresse autant.Faire les deux .lui permet de boucler son horaire.C’est chez Merck Frosst que son goût pour la gestion se développe.Son groupe de recherche, petit au début, croît avec le développement de sa carrière.Le jeune Ph.D.en chimie organique — issu en 1981 de l’Université de Montréal — est en effet successivement chef de groupe, directeur associé, directeur — chimie thérapeutique et enfin directeur principal de la division de chimie thérapeutique.Puis, en 1987, on l’engage comme directeur scientifique à Bio-Méga, où il deviendra vite vice-président à la recherche et au développement.«On prend alors une décision: arrêter nos efforts de recherche du côté diagnostic et production, pour se concentrer uniquement en pharmaceutique.» Le nouveau v.-p.est comblé : il doit de nouveau mettre des équipes en place, engager et former des chercheurs et chercheuses.En octobre 1994, c’est le grand saut à l’IRCM.Encore jeune à 42 ans, Yvan Guindon lâche le secteur privé, où les salaires sont plus élevés et les emplois plus stables.Il ne connaît personne qui ait déjà pris ce risque.«Honnêtement, à un moment donné, je me suis regardé dans le miroir et je me suis demandé : Hé ! ça va?Mais qu’est-ce que tu fais?» C’est pourquoi il doit prendre le temps de «faire le point».Traduction: trois mois de vacances.Et que fait-il de ses vacances?«J’en ai profité pour trouver de nouveaux sujets de recherche.» À sa défense, précisons qu’il doit abandonner alors les projets appartenant à Bio-Méga et recommencer à zéro.11 en profite aussi pour passer du temps avec son jeune fils d’un an.Ce saut hors du secteur privé n’est pas étranger à ses idéaux.«Mon héros n’est pas nécessairement celui qui s’asseoit dans une grosse bagnole et qui fait beaucoup de fric, explique-t-il.C’est plutôt le professeur encore actif à 60 ou 70 ans, capable de convaincre les gens de ses idées, capable de les convaincre qu’il fait le plus beau métier au monde.» Plus tard, en entrevue, il parlera avec un profond respect de trois amis, Stephen Hanessian, Denis Gravel et Pierre Deslongchamps (les deux premiers sont de l’Université de Montréal; le dernier, de l’Univer sité de Sherbrooke).Cet idéal de recherche, Yvan Guindon le retrouve à l’IRCM, où le grand patron doit rester un scientifique actif et continuer de chercher de nouvelles molécules capables d’avoir un effet thérapeutique (p.ex., inhibiteurs d’enzymes).Pourtant, son laboratoire n’est encore qu’un chantier, l’installation des hottes n’étant pas encore terminée.«Je vais me plaindre au directeur!», lance-t-il à la blague.Mais le directeur Yvan Guindon a un agenda trop rempli.• IRCM — HÔTEL-DIEU : LA GUERRE EST FINIE • Il faut dire qu’une petite guerre entre l’IRCM et l’Hôtel-Dieu de Montréal l’a tenu occupé.En effet, l’automne dernier, un espace beaucoup plus large que l’avenue des INTEft)ACE L’AUTRE RECHERCHE La recherche en entreprise est très différente de la recherche universitaire, dont on entend parler plus souvent.Yvan Guindon est bien placé pour le savoir.Les équipes de recherche sont beaucoup plus grosses en entreprise, explique-t-il.De 50 à 60 chercheurs peuvent travailler sur un même problème.Les entreprises doivent alors instaurer une culture et un langage communs qui favorisent la coopération entre disciplines.«La pluridisciplinarité n’y est pas un mot vide, elle est réelle, dit-il.Dans un milieu universitaire, on s’attaque aux problèmes de façon plus solitaire.» Entre la réception de la subvention et son renouvellement, le chercheur universitaire jouit d’une période de liberté presque totale.Cette période n’existe pas en entreprise, les contrôles y étant beaucoup plus fréquents et plus pointus.«L’avantage, c’est que cela force le chercheur à se demander régulièrement si l’emprise qu’il a sur son problème est suffisante ou, au contraire, si les compétiteurs ont pris trop d'avance.» Le désavantage, c'est que si l’on exerce trop de contrôle, cela risque de tuer la créativité.En entreprise, la motivation est aussi plus difficile à maintenir.«Notre système de formation universitaire favorise beaucoup l’individualisme.Lejeune qui a passé 22 ans à l’école pour apprendre son métier voudra évidemment voler de ses propres ailes.Il n’est pas nécessairement motivé à travailler sur un problème qui a été soulevé par un autre.Le défi, pour un directeur de recherche en milieu industriel, est alors de faire travailler ensemble 20 prima donna comme lui.» La solution d’Yvan Guindon: pousser les chercheurs d’une entreprise à développer des projets secondaires, à faire de la recherche fondamentale et à publier leurs résultats.«Mais ils doivent alors investir énormément de temps pour essayer d’être plus performants que l’équipe qui ne fait pas de recherche fondamentale.» Le jeu en vaut la chandelle, car non seulement la recherche fondamentale motive les jeunes chercheurs, mais elle les force aussi à renouveler leurs connaissances à mesure qu'ils vieillissent.Pins séparait l’institut de recherche de l’hôpital universitaire.Les escarmouches ont commencé avec le projet de déménagement de l’Hôtel-Dieu à Rivière-des-Prairies.« Des gens de ce côté-ci de la rue ont pris position contre le déménagement, raconte le docteur Guindon.Ça a créé des tensions.Les opinions se sont polarisées et c’est devenu très émotif.» L’entente de collaboration qui liait les deux institutions a entretemps pris fin, sans être renouvelée.Conséquence, l’IRCM ne pouvait plus engager un médecin-chercheur en collaboration avec l’hôpital.Embêtant pour un centre de recherche qui fait du biomédical sur le plan clinique! Mais après beaucoup de discussion, une nouvelle entente vient d’être signée, en février.«C’est un retour à la normale», commente Yvan Guindon.On s’y attendait, même si le nouveau directeur scientifique et chef de la direction est issu de l’entreprise privée, il se fait un ardent défenseur de la recherche fondamentale.«Comme société, on a donné un coup de barre au projet d’association entreprise-université.Il fallait le faire, car à une certaine époque, on a trop fait de MAR S - AVR I L INTERFACE Y VA N GUINDON: CE QU’IL DÉTESTE Le papier «J’ai peu de patience avec le papier, c’est-à-dire avec la paperasse administrative.Pour éviter qu’elle ne s’empile et arriver à voir du bois sur ma table, je dois me forcer.Heureusement, j’ai de l’aide: c’est une tâche que je délègue.» Les photos «À Bio-Méga, on prenait une photo de groupe chaque année.Mais je n’ai jamais aimé les photos.Pendant cinq ans, je me suis baissé au moment de la photo.Le trou, c’était le v.-p.» La tricherie «Je déteste les pseudochercheurs qui deviennent trop rapidement des pseudo-entrepreneurs.La science est quelque chose de pur qui doit être le plus vrai possible.Malheureusement, il y a des gens qui confondent publicité et résultat scientifique.Ce sont des gens qui se servent de leur titre universitaire, de leur affiliation, de leur doctorat pour tromper la population et obtenir des avantages.Il faut faire très attention pour protéger les institutions contre ces gens, pour protéger l’image des chercheurs.Si tu es passionné de la recherche, tu détestes de façon aussi passionnée les gens qui abusent du métier de chercheur.Ces gens sont très peu nombreux, mais ils sont encore trop nombreux.» science fondamentale.Je pense qu’on a essayé de corriger la situation, mais on a peut-être été trop loin.» Selon lui, le milieu industriel a la hantise que les laboratoires de science fondamentale se vident.«Où les entreprises vont-elles trouver leur personnel?, demande-t-il.Où vont-elles trouver les contacts pour maintenir leur propre compétence scientifique?» Les équipes de l’IRCM qui désirent chercher du financement du côté de l’entreprise privée trouveront bien sûr une personne-ressource en leur chef de la direction.Mais celui-ci voudra-t-il encourager ce mouvement?«Non, répond-il, les équipes de recherche sont libres de leurs orientations.» En fait, cette liberté est l’un des éléments qui expliquent le succès actuel de l’IRCM, selon Yvan Guindon.Un autre élément est l’obligation pour les équipes d’obtenir du financement pour leurs travaux.«À l’IRCM, un chercheur qui perdrait ses subventions pendant trois ou quatre ans perdrait aussi son emploi», explique le nouveau patron.Le concept de permanence n’existe pas à l’IRCM, contrairement à la situation dans les universités.«La permanence universitaire est un concept qui date de plusieurs siècles, commente Yvan Guindon.À une certaine époque, elle a été très utile.Il y a peut-être des époques où elle l’est moins.» Les chercheurs de l’IRCM ne peuvent se permettre de s’asseoir sur leurs lauriers, dit le directeur scientifique.«On est un centre de recherche qui doit survivre avec ses subventions.» Cela demande des gens qui sont assez spéciaux: des passionnés, qui aiment assez la science pour accepter de travailler dans des conditions souvent très dures.Yvan Guindon n’est certainement pas le seul passionné de l’IRCM.O MARS - AVRIL I N T ACE •ïto i&*v«feg ¦£rî>wl .Vf' Mii iHM M nmm< wfliîi' fc&K-îV.3V’\iO !»s.r s^æessss^ [ê»>,V.•>.ii •¦"A'i ¦"ÆV*y r ' ;;«av: .VX'.Vvr >/-, vi;• lüi «Stâ -.W.-afSîfî i&*»i ¦îWS'Siïÿ^- î)'V»ïi ' ü's-àa s'-'S 3ÿ;v-.; yTV*J ):»¦?-' V.C:çJ/£'&î:-CS( »;ÿ.*.>5!SS /V ’ 1* ¦ .> ^hpii—m h ,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 ;R'EcR RECHERCHE nouve Si le cours du dollar et ja température à l’extérieur fluctuent sans cesse, un grand nombre de variables physiologiques inhérentes au corps humain en font autant.C’est là un phénomène tout à fait normal.Le problème vient plutôt, quand il s'agit des variables physiologiques, du fait que ces fluctuations connaissent des changements qualitatifs soudains apparemment imprévisibles, qui proviennent du dérèglement d'un des systèmes Les médecins savent depuis longtemps qu’il est important de considérer l’aspect temporel des maladies pour établir de contrôle en cause.Nous un diagnostic exact et sélectionner le traitement approprié, mais ils choisissent souvent de ne pas intégrer la no-tombons alors malade, mais pas tion de temps dans leur approche thérapeutique.Certains espèrent encore que l’administration de «bons» médica-de n'importe quelle maladie: ments, pour remplacer les molécules altérées ou rendues déficientes par certaines maladies, sera suffisante.De fait, nous avons une maladie elle l’est dans bien des cas — que l’on pense seulement aux antibiotiques ou aux hormones de synthèse telle la cor-« dynamique».tisone.Toutefois, il semble qu’un nombre grandissant de maladies, en particulier celles qui affectent les systèmes cardiaque et nerveux, ne se soumettent pas aussi facilement à ces formes de traitement dites «de remplacement».Par exemple, on s’est rendu compte qu’un médicament utilisé MARS- AV R I L inte29face M C 1.L’effet d’un temps de délai et d’un gain dans une boucle de contrôle fermée Délai = 2s e = RS Dans la boucle de contrôle avec rétroaction et avec temps de délai représentée en (a), la valeur de sortie, soit la valeur d’entrée retardée de 2 s, est soustraite de la valeur d’entrée (feedback négatif).Dans un tel système, si l’on envoie à l’entrée un signal d’une valeur de 1 pendant 2 s (b), on obtient une oscillation à la sortie (c).L’introduction d’un temps de délai dans le système de contrôle d’une variable, peut donc amener cette variable à osciller.Délai =2s Gain = V2 e = RS De plus, dans une boucle de contrôle avec temps de délai et gain, les oscillations générées sont soit atténuées (gain inférieur à 1), soit amplifiées (gain supérieur à 1).Ainsi, dans la boucle représentée en (d), un signal d’entrée égal à 1 pendant 2 s (e) génère une oscillation décroissante à la sortie (f).pour diminuer certaines arythmies cardiaques augmentait en fait, et de façon importante, les risques de mort subite par arrêt cardiaque.De même, l’administration de dopamine pour contrecarrer l’hypokinétisme (difficulté de mouvement) des personnes atteintes de la maladie de Parkinson peut, s’il s’agit d’une dose excessive, avoir l’effet inverse et provoquer de l’hyperkinétisme.On comprend de plus en plus l’importance de développer de nouvelles approches thérapeutiques qui tiennent compte de la dynamique des systèmes physiologiques et de leurs interactions.Beaucoup de phénomènes inhérents au corps humain fluctuent de façon rythmique : l’humeur, le battement du cœur, la pression sanguine, la température, la masse, les sécrétions hormonales, l’ampleur de la voix, la respiration, le diamètre des pupilles, etc.Ces Une maladie dynamique est une maladie qui fluctuations sont régulières ou irrégulières, normales ou anormales, la régularité n’étant pas toujours signe de normalité.Par exemple, un cœur en santé bat de façon légèrement irrégulière et, s’il lui arrive parfois de battre de façon très régulière, cela peut signaler la présence d’anomalies très graves.La plupart du temps, les fluctuations sont suffisamment petites pour que le concept d’homéostasie soit encore largement accepté (et enseigné).Mais dans certains cas, de nouveaux rythmes apparaissent, disparaissent ou se transforment d’une façon inhabituelle, suggérant la présence d’anomalies ou de maladies plus ou moins graves.Le problème, c’est que nous ignorons tout ou presque des mécanismes qui interviennent pour dérégler la physiologie du corps humain.On doit le concept de «maladie périodique» à Reimann qui, dès 1963, a remarqué que des systèmes physiologiques normalement stables se mettaient à osciller à l’occasion de certaines maladies.Plus tard, le concept de «maladie dynamique» a été introduit par Michael Mackey et Leon Glass (1977); ce concept renvoie à une maladie qui se produit dans un système physiologique intact, mais dont le fonctionnement est déréglé.La «signature» d’une maladie dynamique est un changement qualitatif soudain se produisant dans l’évolution des variables physiologiques avec le temps.Le remplacement d’un rythme respiratoire régulier par une respiration apnéique, d’un battement cardiaque normal par une fibrillation (excitation rapide et désordonnée des fibres cardiaques) ou d’un tremblement physiologique normal par un tremblement exagéré, sont des exemples de changements qualitatifs dans lesquels un système physiologique passe d’un mode de fonctionnement à un autre, sans que l’on sache nécessairement ce qui a provoqué la transition (figure J).MARS - AVRIL inte30face M C M X C rîRÊCfi FIGURE 1 : Visualisation d’une transition dans le rythme cardiaque Cet électrocardiogramme montre le remplacement soudain d’un battement cardiaque régulier par une fibrillation.Ce changement dans le temps de l’activité électrique du cœur (transition) est caractéristique d’une maladie dite «dynamique» (source: MARRIOTT, H.J.L., Rhythm Qaizlets Self Assessment, Lea & Febiger, 1987).Les maladies dynamiques seraient causées, pense-t-on, par des anomalies dans les mécanismes de contrôle physiologique qui régissent les variables.En effet, toutes les variables physiologiques sont contrôlées par un système.aucun effet.La dynamique non linéaire, avec laquelle on cherche à décrire mathématiquement le comportement des systèmes non linéaires (stabilité et bifurcations dans les solutions d’équations non linéaires), semble donc idéale se produit dans un système physiologique intact, mais dont le fonctionnement est déréglé.Ce système, parfois très complexe, fait intervenir plusieurs structures anatomiques.Il dépend de plusieurs paramètres, comme la fréquence et l’amplitude des battements cardiaques ou le temps de délai correspondant au temps d’acheminement de l’influx nerveux entre le cerveau et les muscles.Le contrôle peut se faire dans des boucles dites «ouvertes» (feedforward) ou «fermées» (feedback) selon que les valeurs de sortie des variables agissent ou non par rétroaction sur les valeurs d’entrée (encadré 1).Malheureusement, on ignore quels sont les mécanismes de contrôle, le plus souvent.Ils sont même difficiles à étudier.Une complication supplémentaire rencontrée en recherche réside dans l’extraordinaire variété des dynamiques observables dans le corps humain.Par exemple, pour le seul domaine de la neurologie, John Milton et Deborah Black1 ont repéré pas moins de 32 maladies neurologiques qui comportent des phénomènes oscillatoires avec des symptômes cycliques.Les progrès récents et fulgurants de la médecine moléculaire, qui a trait à la composition chimique des biomolécules et à leur synthèse, ont pendant un certain temps détourné l’attention de la communauté médicale loin des phénomènes temporels.Ainsi, l’impulsion actuelle pour étudier les maladies dynamiques vient surtout des mathématiciens et des physiciens, qui décrivent ces maladies en utilisant des concepts empruntés à une nouvelle branche des mathématiques en plein essor: la dynamique non linéaire (encadré 2).Les systèmes de contrôle physiologique observés ne se comportent pas de façon linéaire, c’est-à-dire que la réponse à une action donnée n’est pas proportionnelle à celle-ci.Un changement mineur d’une variable physiologique peut avoir des effets importants, comme un changement majeur peut n’avoir pratiquement pour analyser les rythmes complexes auxquels les cliniciens sont confrontés quotidiennement.Un séminaire de l’OTAN a rassemblé à Mont-Tremblant au Québec, en février 1994, des médecins, physiologistes, mathématiciens et physiciens; on y a fait la synthèse des 2.La dynamique non linéaire La dynamique non linéaire fournit un cadre théorique qui permet d’examiner en détail le comportement des systèmes dits «chaotiques», dont la complexité donne l’apparence d’un désordre, mais d’un désordre «organisé».Cette approche permet de prédire le comportement des systèmes et en cela, elle est l’opposée des modèles réductionnistes centrés sur des éléments comme la composition chimique, les programmes génétiques ou l’activité d’une seule cellule.Son cadre théorique repose sur une nouvelle branche des mathématiques qui a d’abord été appliquée aux prévisions atmosphériques, à première vue.imprévisibles.Dans cette approche, on présume qu’au delà du désordre apparent, il existe une organisation qui peut être décrite, modélisée et prédite.Paradoxalement, cette organisation, dite «chaotique», se distingue du vrai désordre, le hasard.Il est donc théoriquement possible de prévoir le comportement de systèmes qui semblaient imprévisibles encore récemment.Les scientifiques qui utilisent la dynamique non linéaire adoptent une approche globale des phénomènes et des comportements, dont ils décrivent la stabilité et l’instabilité en insistant sur ce qui fait passer un système d’un état à un autre.Ainsi, la dynamique non linéaire permet d’examiner des comportements compliqués très variés se rapportant aussi bien à l’atmosphère qu’aux maladies mentales.Les chercheurs et chercheuses en biologie commencent à peine à exploiter ce cadre théorique pour expliquer leurs observations et imaginer de nouvelles thérapies, et l’on peut s’attendre à ce que cette approche joue un rôle important dans l’explication du dérèglement des systèmes et des régulations contrôlées qui suivront.MARS - AVRIL INTERFACE M C M X C V FIGURE 2 : Électrocardiogramme d’un sujet ayant une parasystole On remarque que les battements (S) provoqués par le nœud sinusal (SA) et le stimulateur ectopique (E) se concurrencent.Il arrive même que le battement provoqué par le stimulateur ectopique et celui du nœud SA fusionnent (F).S fe.-^=1= pz= progrès récents dans ce nouveau domaine de recherche qu’est l’étude des maladies dynamiques en relation avec la physiologie respiratoire, cardiaque, digestive, endo-crinologique, nerveuse, etc.Ces données seront d’ailleurs publiées en 1995 dans le journal Chaos.Un livre sera également publié par l’American Institute of Physics2 en 1995; plusieurs idées du présent texte en sont d’ailleurs tirées.Quelles sont les maladies dynamiques que nous connaissons?Comment se déclenchent-elles?Comment sont-elles étudiées?Quels sont les mécanismes de contrôle sous-jacents qui entraînent ou arrêtent ces phénomènes rythmiques?Peut-on espérer développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans un avenir relativement proche?À Montréal, les membres du Centre de dynamique non linéaire en physiologie et médecine tentent de répondre à ce type de questions au moyen d’un travail d’équipe multidisciplinaire.Ce centre, dirigé par Michael Mackey, est composé de scientifiques provenant surtout de l'Université McGill (Leon Glass, Michael Guevara, Daniel Kaplan, des variations cycliques complexes dont nous ne savons pas encore grand-chose.Par exemple, s’il est bien connu que les bouffées de chaleur ressenties au cours de la ménopause sont associées avec des changements hormonaux, il est difficile de retracer l’ensemble des facteurs qui peuvent contribuer au déclenchement de telles bouffées.Les travaux de Fredi Kronenberg3 suggèrent que de nombreux facteurs comme l’heure (il semble que les bouffées se produisent plus souvent vers 2 heures du matin), la fièvre, l’alimentation et peut-être même l’alcool, le tabac et l’exercice, pourraient être en cause.Or, fait intéressant à noter, ce symptôme désagréable semble absent chez les femmes japonaises.Il semble donc qu’une connaissance des paramètres de contrôle et de leurs interactions intervenant dans le profil hormonal d’une femme, pourrait permettre de prévoir l’arrivée de ce symptôme.Fredi Kronenberg a ainsi avancé l’hypothèse que l’ingestion de soja en plus grande quantité, chez les femmes japonaises, pourrait jouer un rôle protecteur.Les arythmies cardiaques ou les tremblements associés à la maladie de Parkinson constituent d'excellents Michael Mackey, John Outerbridge), mais aussi de l’Université de Montréal (Jacques Bélair), de l’Université de Chicago (John Milton), de l’Université d’Ottawa (André Longtin) et de l’Université du Québec à Montréal (Anne Beuter).C’est l’une des premières équipes qui se préoccupe d’étudier ces rythmes en combinant les mathématiques et les sciences fondamentales.L’équipe a surtout concentré ses efforts expérimentaux et théoriques dans les domaines suivants : le système cardiaque, le système respiratoire et le système nerveux.• DE L'ENDOCRINOLOGIE À L'ÉTUDE DE LA VOIX • Un des domaines dans lesquels les aspects dynamiques sont importants est certainement l’endocrinologie.Ainsi, le cycle ovarien des mammifères, on le sait, est réglé par la sécrétion d’hormones.Or ces sécrétions sont sujettes à Dans un tout autre domaine, on sait que le cœur est un organe dont le battement est contrôlé par un système comprenant un oscillateur, qui joue le rôle de stimulateur cardiaque (pacemaker).Celui-ci est constitué d’un groupe de cellules, le nœud sinusal (SA), chargé d’entraîner la contraction des oreillettes.Cette contraction se propage ensuite vers un autre groupe de cellules, le nœud atrio-ventriculaire (AV), qui provoque alors la contraction des ventricules.Le battement normal est provoqué par l’excitation en cascade des nœuds SA et AV.Toutefois, il arrive que dans certaines conditions pathologiques plus ou moins graves, ce processus soit perturbé.Par exemple, dans une arythmie considérée comme bénigne, soit la parasystole, certaines cellules situées dans le ventricule s’autoexcitent, créant ainsi un deuxième stimulateur (ectopique) qui vient concurrencer le nœud SA.II y a alors deux sortes de battements : ceux provoqués par le nœud SA et ceux provoqués MAR S - AVR I L INT 33 ACE M C M X C V 15 10 22 12 19 « O C E £ 2 *- 10 a ».ît P fl i/i “ û.Ul fi.l/l 3 a -12 150 75 Désipramine Lithium 0 50 100 150 200 250 300 Jours FIGURE B: Évolution des cycles maniacodépressifs chez des sujets traités à la désipramine puis au lithium L’observation des passages successifs d’une phase (dépressive ou maniaque) à l’autre montre l’aspect dynamique des psychoses maniacodépressives.Les transitions peuvent être modifiées en intervenant médicalement auprès des sujets.Ainsi, on remarque qu’un traitement à la désipramine augmente la fréquence des transitions d’un état à l’autre.Par contre, un traitement au lithium semble stabiliser plus le système dans la phase dépressive (source: WEHR, T.A.et GOODWIN, F.K., «Rapid Cycling in Manic Dépressives Induced by Tricyclic Antidepressants», Arch.Gen.Psychiatry, 1979, vol.36, p.555-559).par le stimulateur ectopique.Cela provoque une contraction ventriculaire prématurée, laquelle vient bloquer le battement suivant du cœur.Par la suite, chaque battement normal est suivi d’une période pendant laquelle les battements provoqués par le stimulateur ectopique sont à leur tour bloqués (figure 2).Dans d’autres conditions pathologiques, les ventricules vont se mettre à se contracter de façon répétitive, et ce, à une fréquence élevée (plus de 100 contractions par minute).Cette anomalie, appelée «tachycardie ventriculaire», se déclenche ou s’arrête de façon soudaine.Elle peut être dangereuse.Il existe de fait un nombre incalculable d’arythmies.Un des systèmes en cause dans la maladie de Parkinson, soit le système neuromoteur, est très complexe.Ce système fait intervenir, entre autres, des structures sous-corticales du cerveau comme les noyaux gris centraux et le cervelet, les motoneurones (qui acheminent l’information entre le cerveau et les muscles) et les récepteurs sensoriels (qui envoient les données perçues en périphérie vers le cerveau).Quand ce système est déréglé, les rythmes qu’il contrôle sont modifiés.Ainsi, un mauvais fonctionnement des noyaux gris centraux, par manque de dopamine, perturbe le tremblement normal au repos — un tremblement de faible amplitude et de haute fré- objets d'étude pour les scientifiques qui s'intéressent aux rythmes complexes.Les cardiologues en distinguent plus de 30 sortes, mais selon la localisation, la fréquence et la morphologie des rythmes, ces arythmies peuvent se combiner entre elles pour en former de nouvelles.Heureusement, comme la fonction électrique et mécanique du cœur repose sur des principes simples, ce dernier fournit un environnement physiologique idéal pour les scientifiques qui s’intéressent aux rythmes complexes.En neurologie, on trouve également plusieurs cas de maladies dynamiques.Par exemple, une affection neurodégénérative comme la maladie de Parkinson se manifeste sur le plan de la motricité par un tremblement exagéré — surtout au repos —, un ralentissement des mouvements (bradykinésie) et une rigidité, voire un blocage des articulations.Or plusieurs de ces symptômes correspondent de fait à l’apparition, à la disparition ou au changement d’un rythme dans le système perturbé.quence (7-12 Hz) —, faisant apparaître un tremblement de plus forte amplitude et de basse fréquence (4-5 Hz).Des contractions rythmées des muscles contrôlant certaines articulations peuvent également survenir, ce qui se traduit par une rigidité rythmée, appelée «roue dentée», au moment de la mobilisation passive de ces articulations.Parfois, des muscles vont se bloquer de façon intermittente et imprévisible, et verrouiller l’articulation alors que le sujet est en train d’exécuter des mouvements répétitifs.Toutes ces affections sont de nature dynamique.Ce fait est d’autant plus évident qu’elles sont réversibles.En effet, la correction de la ou des sources du dérèglement (par un traitement pharmacologique à la Lévodopa, par exemple, qui compense les déficiences en dopamine des noyaux gris centraux) fait disparaître temporairement les symptômes causés par cette déficience.Il existe même MA R S - AV R I L INTE30FACE de nombreux exemples de sujets complètement immobilisés par la maladie qui, dans des circonstances extrêmes — par exemple, pour sauver leur vie ou celle de quelqu’un — sont capables de retrouver une motricité apparemment perdue à jamais.Le système neuromoteur de ces personnes demeure plus ou moins intact, mais ce sont les paramètres de contrôle qui se dérèglent.On a décrit bien d’autres anomalies dynamiques en hématologie, en pneumologie et en psychiatrie, en particulier les psychoses maniacodépressives (figure 3).Parmi les anomalies moins bien connues, on trouve les irré- c’est-à-dire que les phénomènes sont mesurés à intervalles réguliers, qui peuvent varier de la microseconde à 24 heures.C’est l’analyse de ces séries temporelles qui permet de mieux comprendre l’étiologie des maladies dynamiques.Toutefois, en médecine, la collecte et l’interprétation des séries temporelles posent toujours des problèmes.Cette collecte, souvent longue et coûteuse, semble justifiée pour les scientifiques mais pas pour les médecins, dont la motivation principale est de trouver rapidement les causes et, si possible, des traitements efficaces pour les maladies.La modélisation d'un système est l'outil par exeellenee pour étudier les maladies gularités dans la voix; celles-ci semblent liées à des non-linéarités intrinsèques, présentes dans la vibration des cordes vocales.Des observations expérimentales ont confirmé la présence de transitions dans la génération des sons, dans des conditions normales et pathologiques.Par exemple, on a observé que la voix des personnes atteintes de la chorée de Huntington, une maladie neurologique, connaissait des segments de basses fréquences d’environ une octave plus bas, en plus du fait que cette voix était ponctuée d’arrêts vocaux et présentait une diminution marquée du temps de prononciation des voyelles.Ces exemples de maladies dynamiques ont conduit les scientifiques à se poser la question suivante : les variations des variables physiologiques liées au temps sont-elles d’origine déterministe ou aléatoire?En général, ces variations contiennent des irrégularités importantes (arythmies cardiaques, respiratoires, nerveuses, hormonales) dont les causes sont inconnues.D’une part, les apparitions, disparitions ou changements de rythme peuvent être parfaitement aléatoires; on parle alors de «bruit» ou de la nature «stochastique» de ces manifestations.D’autre part, ces fluctuations sont parfois le résultat d’un mécanisme de contrôle qui peut être prévisible, donc déterministe.Enfin, il est également possible que ces fluctuations aient une origine à la fois stochastique et déterministe.Quelle que soit notre compréhension de la dynamique sous-jacente, il serait intéressant de trouver une manière de différencier rapidement un sujet sain d’un sujet malade, et de comprendre les mécanismes qui entrent en jeu dans les aspects temporels des maladies.• LA COLLECTE DES DONNÉES • La première étape dans l’étude des maladies dynamiques consiste à mesurer l’évolution des variables physiologiques en fonction du temps, de façon très précise.Ces mesures prennent la forme de séries temporelles, Les méthodes qui sont utilisées pour rassembler ces données sont extrêmement variées.Par exemple, avec les méthodes invasives, on peut rechercher la concentration d’hormones ou de globules rouges dans le sang.Avec les méthodes non invasives, on peut utiliser les renseignements fournis par le sujet ou mesurer le déplacement de certaines structures anatomiques, l’activité électrique du cœur, les ondes sonores de la voix, les champs magnétiques dans le cerveau, etc.Ce qui est important dans l’étude des maladies par la dynamique non linéaire, c’est que les séries temporelles soient suffisamment longues et stables, et que le bruit inhérent à tout enregistrement expérimental soit maintenu à un niveau suffisamment bas.• PERCER LES SECRETS DU CORPS HUMAIN • Il existe plusieurs moyens pour percer les secrets d’un système physiologique.On peut décrire et analyser les phénomènes oscillatoires de ce système, les modéliser, ou encore, les perturber de façon périodique afin d’examiner les interactions entre le rythme naturel et le rythme imposé.La façon la plus simple d’analyser les séries temporelles est de les représenter graphiquement.Ainsi, en travaillant sur le hoquet, William Whitelaw4 a observé que ce phénomène se produit à des moments bien précis des cycles cardiaque et respiratoire, ce qui l’a conduit à postuler que le hoquet serait activé par un oscillateur central situé quelque part dans le cerveau.Cet oscillateur serait modulé par les cycles cardiaque et respiratoire.Étant la plupart du temps inactif, il ne s’activerait que dans des circonstances particulières, ce qui montre l’aspect dynamique de cette affection, surtout lorsqu’elle est chronique.Une méthode un peu plus poussée pour analyser les séries temporelles consiste à tracer un histogramme : l’axe des x représente les valeurs prises par certains paramètres (amplitude, temps de délai, etc.) et l’axe des y, le MARS- AV R I L 34 C M XC V nombre de fois que ces valeurs sont atteintes pendant un temps donné.Les histogrammes, très utiles pour condenser l’information contenue dans une série temporelle, sont souvent utilisés pour comparer les données expérimentales et les données simulées à partir d’un modèle mathématique.La modélisation mathématique d’un système est l'outil par excellence pour étudier les maladies dynamiques.Elle nous permet, en modifiant à volonté les paramètres d’un système, de chercher à recréer les phénomènes normaux et pathologiques observés expérimentalement et dynamiques.de déterminer la ou les causes du dérèglement.Le principe est que tout changement qualitatif observé dans les séries temporelles correspond à un changement dans le comportement des fonctions non linéaires utilisées pour décrire l’évolution du système.Fait remarquable, l’utilisation de fonctions mathématiques très simples suffit pour modéliser des systèmes physiologiques dont les comportements sont très complexes, que ceux-ci soient périodiques, apériodiques ou même chaotiques (encadré 3).Quatre types de systèmes mathématiques sont principalement utilisés: les équations à différences finies, les équations différentielles ordinaires, les équations différentielles à délai et les équations différentielles partielles.Ces équations contiennent une ou plusieurs non-linéarités et un ou plusieurs paramètres.Elles modélisent des maladies dynamiques caractérisées par un système de contrôle fondamentalement intact, mais dont un ou plusieurs paramètres peuvent prendre, dans des conditions pathologiques, des valeurs extrêmes ou inhabituelles.En effet, les transitions observées dans les séries temporelles correspondent, mathématiquement parlant, à des bifurcations, une bifurcation étant un changement dans la stabilité de la ou des solutions à ces équations lorsqu’un paramètre varie.Le concept de bifurcation constitue un élément clé de l’étude des maladies dynamiques.• MODÉLISATION DU SYSTÈME NEUROMOTEUR • Une telle approche peut être appliquée à l’étude d’un grand nombre de pathologies.Par exemple, Anne Beuter et son équipe ont cherché à déterminer les paramètres en cause dans les mouvements pathologiques observés chez les sujets atteints de la maladie de Parkinson.Ces travaux furent effectués en plusieurs étapes.Tout d’abord, on a exploré l’idée suivante : l’augmentation du tremblement au repos, chez les sujets atteints de la maladie de Parkinson, correspondrait au changement d’un paramètre critique dans le système neuromoteur.De façon très simplifiée, on a modélisé le système, à l’aide d’équations différentielles à délai, en utilisant deux boucles de contrôle avec rétroaction {feedback).L’une de ces boucles représentait les structures nerveuses centrales du cerveau et l’autre, les structures nerveuses périphériques telles que la mœlle épinière et les membres (figure 4).Les boucles étaient toutes deux assorties des mêmes paramètres : un gain correspondant à l’intensité de la réponse motrice et un délai correspondant au temps d’acheminement de l’influx nerveux le long des neurones.Un terme représentant le bruit a également été ajouté dans l’équation de chacune des boucles.Ces dernières ont été reliées de façon réaliste sur le plan physiologique, c’est-à-dire qu’en assumant que la vision (boucle centrale) joue un rôle plus important que la proprioception (boucle périphérique) dans le type de mouvement étudié, le gain de la boucle centrale a été fixé à une valeur plus élevée que celui de l’autre boucle.Le résultat?Ce modèle a permis de simuler les tremblements pathologiques obtenus expérimentalement5 (figure 5).Toutefois, le modèle ne permettait pas de reproduire les transitions ou fluctuations soudaines notées chez certaines personnes.On a donc recueilli des séries temporelles en enregistrant non seulement le tremblement, mais aussi la respiration, la pression sanguine et le rythme cardiaque de patients, afin de voir si ces différents systèmes interagissaient.De fait, on a remarqué que les fluctua- 3.La théorie du chaos La théorie du chaos commence à être appliquée à l’analyse de plusieurs phénomènes rythmiques non linéaires du corps humain (cœur, cerveau).On sait que l’état d’un système dit «déterministe» est décrit dans le temps par des variables.Par exemple, un pendule peut être entièrement décrit par deux variables, soit le déplacement et la vitesse angulaire.Plus le système est compliqué, plus le nombre de variables est grand et plus l’espace des états du système est de dimensions élevées.Dans un tel système, l’ensemble des points décrivant les différents états dans le temps forme une courbe fermée, appelée «attracteur», qui contient l’ensemble des états possibles du système.Si l’on perturbe le système, il reviendra inévitablement vers un état représenté sur cette trajectoire.Avec les systèmes chaotiques, l'attracteur n’est pas une courbe fermée, mais un contour bien défini (enveloppe) qui délimite l’ensemble des états possibles.L’attracteur est alors appelé «attracteur étrange».Un système chaotique est, en effet, très sensible aux conditions initiales, c’est-à-dire que des conditions initiales très similaires conduisent à des évolutions divergentes.L’ensemble des états que prend ce système dans le temps ne peut donc jamais être reproduit.Il reste toutefois toujours contenu dans l’enveloppe de l’attracteur étrange, ce qui fait dire que le chaos se situe entre le prévisible et l’imprévisible.Finalement, les processus chaotiques sont dits «apériodiques», c’est-à-dire que l’on ne peut jamais calculer leur période.MARS - AV R I L inte36face r.RtcH AS FIGURE 4: Modélisation du système neuromoteur Le système neuromoteur peut être schématisé par deux niveaux de contrôle intimement liés dans leur fonctionnement, organisés en parallèle et de façon hiérarchique.On trouve tout d’abord le système nerveux central, qui peut influer sur la périphérie directement ou de façon plus modulée en passant par le tronc cérébral.Les nombreuses boucles de contrôle du système nerveux central font intervenir les structures corticales ainsi que des structures sous-corticales relativement indépendantes: le cervelet et les noyaux gris centraux.Ensuite, le système nerveux périphérique fait intervenir des circuits dont l’intégrité est essentielle au bon déroulement des mouvements.Certains scientifiques pensent que dans la maladie de Parkinson, le tremblement, tout en étant produit par le système neuromusculaire (périphérique), proviendrait en fait d’un débalancement dans une boucle centrale.(Source: KANDEL, E.R., SCHWARTZ, J.H.et JESSELL, T.M., Principles of Neural Science, 3e édition, Elsevier, 1 991,1137 p.) fît Moelle épinière Récepteurs sensoriels v Contraction musculaire ^ et mouvement tions dans le tremblement sont accompagnées de changements dans le rythme respiratoire, appelés «tachyp-nées»6 (figure 6a et 6b).Le modèle décrit précédemment a par ailleurs été complété en ajoutant pour chacune des boucles un troisième paramètre, appelé sensibilité, qui représente le seuil de déclenchement de la réponse motrice.Un terme de couplage entre les deux boucles a également été introduit dans le modèle.Puis, on a ajusté la valeur des paramètres de sorte que la boucle centrale ait un gain élevé, une sensi- des expériences et la modélisation des résultats expérimentaux est la condition sine qua non des progrès théoriques dans ce domaine.L'ÉTUDE DES ARYTHMIES CARDIAQUES • Prenons un autre domaine.Les arythmies cardiaques peuvent survenir de façon totalement inattendue, sans que la cause de déclenchement soit même reconnue.Il est donc de première importance pour les scientifiques L’étude des maladies dynamiques devrait avoir des retombées importantes, tant sur le plan du diagnostic bilité basse et un délai long, et la boucle périphérique un délai plus court, un gain plus faible et une sensibilité plus élevée.Ce modèle a permis, en modulant la contribution de la boucle centrale avec le rythme respiratoire enregistré chez un sujet, de reproduire des fluctuations d’amplitude du tremblement qui rappellent les transitions observées expérimentalement chez ce même sujet (figure 6c).Ces résultats sont, bien sûr, préliminaires.Il faudra effectuer bien d’autres expériences et simulations avant de pouvoir tirer une conclusion valide.L’exemple illustre seulement que le va-et-vient incessant entre la conception d’accumuler le plus d’information possible sur ces anomalies.C’est ainsi que l’analyse d’anomalies comme la contraction ventriculaire prématurée (qui peut être causée par une parasystole) a permis de découvrir les propriétés mathématiques remarquables des mécanismes en cause, propriétés qui pourraient servir à connaître la nature de l’anomalie.Pour expliquer ces propriétés, il faut construire une séquence de nombres entiers qui représentent le nombre de battements normaux observés entre les battements ectopiques, ces battements étant facilement repérés sur un électrocardiogramme.Marc Courtemanche MARS - AV R I L inte3