L’avenir des sciences

Les six axes essentiels de la recherche (I)

Chaque année durant la 3^e semaine d'octobre, la Belgique et la France célèbrent la "Fête de la Science", une manifestation durant laquelle plus de 10000 acteurs font découvrir, expérimenter et débattent de la science d'aujourd'hui et de demain. A cette occasion, l'éditrice du webzine de vulgarisation scientifique Futura-Sciences m'a demandé d'écrire un article sur l'avenir des sciences et des technologies. Ce sont ces réflexions que je vous invite à lire. Elles complètent l'article sur les technologies du futur.

Discuter de l'avenir des sciences revient presque à faire un pari Pascalien : soit on passe à côté d'une discipline fondamentale majeure soit on essaye de cerner la question en espérant avoir bien compris comment fonctionne les rouages de la Science. Nous allons donc limiter notre réflexion à quelques domaines clés dont on peut estimer l’impact beaucoup plus important que beaucoup d’autres. Ils devraient toutefois rassembler l’approbation de la majorité des lecteurs.

Quand on parle d’avenir, considérons un délai d’environ 30 à 50 ans, bien que tous les experts en prospective se soient toujours fourvoyés en essayant d’évaluer l’avenir de notre société à si long terme. En effet si les avancées en science et en technologie sont partiellement prévisibles à deux ou trois décennies, les facteurs socio-économiques et politiques peuvent difficilement être évalués à si long terme et viennent grever le résultat d’une marge d’erreur très importante.

Sans aborder les questions économique, politique et sociale qui se greffent sur toute recherche scientifique et qui touchent à l’avenir même de notre société, on peut considérer que l’avenir des sciences s’organise autour de six principaux axes d’études.

- L’environnement

- L’énergie

- La biologie

- Le génie génétique

- La technologie de l’information

- La cosmologie.

Si nous ignorons ces avancées scientifiques, nous serons bien sûr encore là demain pour nous poser la question, mais je suis pratiquement certain que notre culture aura certainement manqué quelques découvertes majeures qui peuvent, à terme, influencer notre survie. A chacun de juger et de prendre également ses responsabilités car nous sommes aussi des acteurs dans ce grand jeu de la vie.

L’environnement - Axes de recherches :

- Etude des changements globaux de l’environnement

- Etude des changements d’état de l’atmosphère

- Etude des changements climatiques et de l’effet de serre

Personne aujourd’hui ne peut plus ignorer les problèmes d’environnement où alors il est irresponsable. Pour la première fois dans son existence, l’homme a le pouvoir d’altérer la biochimie des systèmes qui lui permettent de vivre ici bas.

Par son action mécanique, chimique et biologique, nous avons remodelé le paysage de la Terre au point de provoquer un changement environnemental global à l’échelle de la planète, provoquant changement climatique, déforestation, perte de biodiversité, pollution, désertification et gaspillage parmi d’autres catastrophes.

Heureusement aujourd’hui les instances nationale et internationale ont pris conscience de la fragilité de la biosphère et de la nécessité de la protéger et ont développé dans ce cadre des programmes de recherche visant à connaître l’impact des communautés sur le milieu naturel. Le cas échéant, après une étude scientifique complexe qui touche tant l’aspect technique, politique, économique et social de la question, nous parvenons parfois à réduire ces effets négatifs.

Pour la première fois, on constate que la Science s’occupe du « système global » de la Terre et ne la considère plus comme un peu de poussière mais plutôt comme le limon qui porte en elle le germe de la vie, une petite chose rare dans l’univers qu’il faut à tout prix préserver.

L’énergie - Axes de recherches

- Préparer la crise du pétrole de demain

- Les défis technologiques

- Les énergies renouvelables

L’énergie est la base de notre économie et fonde l’existence même de nos sociétés. Le marché de l’énergie est probablement le « business » le plus florissant du monde et nos distributeurs ne diront certainement pas le contraire. Pourtant plus de 50 % de la population mondiale ignore encore ce qu’est l’électricité et n’a pas accès aux ressources essentielles pour ses besoins personnels...

Aujourd’hui les pays occidentaux doivent faire face à plusieurs défis, et pas des moindres : gérer les différentes formes d’énergie efficacement, la distribuer de manière économique, réduire son impact négatif sur l’environnement (penser aux nappes de pétrole, aux déchets nucléaires) et enfin trouver les énergies que nous utiliserons demain.

On dit souvent que les nouvelles formes d’énergie ne sont pas économiques. Mais comment les ingénieurs estiment-ils cet impact ? La plupart du temps en évaluant par exemple le rendement d’un champ d’éoliennes alimentant une centaine d’habitations à mi-temps ou en faisant rouler une seule voiture électrique alors que le parc automobile en contient des milliards. Ces essais ne sont pas réalistes. Une telle évaluation socio-économique s’établit la plupart du temps dans l’ignorance des pratiques du marché.

Cela étant, il est vrai que le prix de certaines technologies mérite une étude détaillée. La Banque Mondiale par exemple a suggéré en 2004 que l’énergie solaire serait plus rentable que le charbon dès lors que ce dernier dépasserait 25$ la tonne, hors frais environnementaux et de santé qui peuvent peser très lourd dans la balance.

La plupart des énergies renouvelables restent effectivement cher tant qu’on les utilise localement, à petite échelle.

Comme le dit un slogan que connaissent bien les économistes : « les utilisateurs paieront ». Non, disent aujourd’hui les écologistes, « les pollueurs paieront » (cf. l'après-Kyoto). Deux philosophies entièrement différentes de la gestion de nos ressources, la seconde étant réaliste et ayant actuellement le vent en poupe.

L’avenir est certainement du côté des énergies propres et renouvelables, les expériences pas toujours positives du pétrole et du nucléaire nous ayant appris une bonne leçon d’écologie en cette matière. Mais tant que le pétrole coûtera moins cher que ces énergies douces et que les industries carbureront toujours au pétrole, rien ne sert de mettre sur le marché des voitures propres. Les plus gros consommateurs d’énergie sont les industries et tant qu’une décision politique ou une situation économique ne modifie pas la donne, le pétrole aura encore de beaux jours devant lui, au moins jusqu’en 2050. Et après ? Ensuite on verra ce que nous apporte l’électricité, la pile à combustible, l’énergie solaire, éolienne, etc. Mais en 50 ans nous pouvons aussi découvrir une énergie propre et gratuite.

Enfin, après avoir discuté environnement, énergie et finance, rappelons ce qu’est le développement durable, un terme devenu à la mode depuis quelques années. Il s’agit d’une politique générale qui permet de satisfaire les besoins actuels de notre société sans compromettre l'aptitude des générations futures à satisfaire leurs propres besoins.

Disons simplement que dès maintenant ou dans un avenir très proche, nous devons mettre en place un système, un ensemble de règles ou un cadre permettant de faire de la mondialisation une force plus positive propre à améliorer les conditions de vie des populations. Ce nouvel environnement doit favoriser l'équité et renforcer la coopération internationale, en particulier dans les domaines de la finance, du transfert de technologies, de l'allègement de la dette du tiers monde et du commerce. Son cadre de travail touche donc à l’essentiel de l’économie et concerne la survie même des pays les plus pauvres.

La biologie - Axes de recherches :

- Etude du cerveau

- Etude du fonctionnement de la mémoire et des émotions

- Nanotechnologie et biotechnologie

Notre cerveau dispose de deux hémisphères dont chacune contrôle le côté opposé du corps (hémisphère Droit, partie gauche du corps). Elles se différencient également par le fait que les amygdales gèrent les émotions tandis que notre « matière grise » gère notre mémoire. Ces différents éléments sont étroitement interconnectés et nous savons que la moindre défaillance de ce système complexe crée parfois des séquelles irréversibles dans le comportement des individus. Heureusement aujourd’hui et plus encore demain, de nouvelles méthodes thérapeutiques plus ou moins invasives peuvent réduire ces séquelles, mais nous connaissons encore très mal le fonctionnement du cerveau.

L’étude de la physiologie et du comportement du cerveau aura à l’avenir un impact majeur sur notre compréhension de ces mécanismes et nous conduira certainement à traiter différemment qu’aujourd’hui les maladies touchant la mémoire ou les émotions.

A leur tour les biologistes moléculaires fondent beaucoup d’espoir sur la nanotechnologie, la biotechnologie et les nouveaux médicaments en cours de développement. En élaborant de nouvelles molécules, en essayant de reproduire in vitro ce que fait naturellement dame Nature, on peut créer des médicaments spécifiques n’ayant aucun effet secondaire ni toxicité. Alliées aux nouvelles thérapies et aux études génomiques, nous en apprendrons plus sur les molécules de la vie, leurs interactions, leurs bienfaits et leurs méfaits et nous pourrons à terme développer des médicaments pour guérir des maladies aujourd’hui incurables.

Selon Lux Research, en 2011 aux Etats-Unis, la R&D en nanotechnologie représentait 2.1 milliards de dollars. Selon Nano.gov qui cite un rapport de Lux Research, en 2018 on estimait que les revenus des produits "nano-fabriqués" atteindraient 3700 milliards de dollars. Selon NBIC+, les produits actuellement au pic du Hype Cycle sont les appareils électroniques portables (la wearble technology) et les transistors à base de nanotubes. Ceux qui ont atteint le plateau sont la nano-filtration, les produits de maquillage et les lotions de protection contre le Soleil.

Le génie génétique - Axes de recherches :

- Etudes génétiques

- Réduction des impacts négatifs dans l’environnement

- Etude du génome des plantes

Ou comment domestiquer le génome animal ou végétal pour satisfaire nos besoins. Le génie génétique existe depuis plus de 100 ans mais ce n’est que depuis les avatars du maïs transgénique que le public en a pris conscience. Les dizaines de milliers de gènes contenus dans une plante représentent le « plan de construction » de cet organisme, ou tout le moins son calque car le plan exact n’existe pas réellement, comme il n’existe pas de plan précis pour élaborer un être humain ; seul dame Nature en connaît le secret. Mais cela n’empêche pas les généticiens de créer de nouvelles plantes plus riches en vitamines ou plus résistantes, de nouvelles variétés de vaches ou des saumons démesurés pour le plus grand plaisir de nos papilles gustatives.

Si certaines associations y voient un risque pour la santé qui n’est toujours pas démontré scientifiquement, ces aliments transgéniques offrent également une solution contre différentes maladies. Ainsi un riz enrichi en vitamine A (bêta-carotène) peut préserver des millions de bébés de la cécité dans les pays en voie de développement.

Mais le génie génétique peut faire bien d’autres miracles : fabriquer des vaccins qui demain seront comestibles, réduire l’usage des pesticides, détecter ou nettoyer les sites contaminés ou encore faire pousser des plantes dans des régions à forte salinité ou arides.

Enfin, aujourd’hui nous commençons à comprendre de quelle manière nos horloges biologiques participent au vieillissement cellulaire et à la dérégularisation de notre si belle mécanique humaine.

C’est comme si ces horloges battaient un certain nombre de fois pour se reproduire puis s’arrêtaient soudainement de battre. Et actuellement, même à coup d’électrochocs, d’injections ou de prières, il est impossible de relancer l’horloge une fois qu’elle s’est arrêtée.

Mais en étudiant les cellules in vitro, les biologistes pensent qu’à l’avenir il sera possible de réduire les effets du vieillissement en remplaçant les vieilles cellules par des cellules rajeunies, comme si on remontait le temps de dix ou vingt ans... En complément, des développements récents dans l’étude des cellules souches conduiront probablement à l’avenir à remplacer un organe malade par un nouvel organe fabriqué à partir des cellules souches du même individu. Ce jour là, nous serons presque immortels et invulnérables.

Deuxième partie

La technologie de l’information