La méthode expérimentale

Épistémologie
Licence de Sciences de 1la Vie
(3ème année)
La Science au Laboratoire
La Méthode expérimentale
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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’
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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…
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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)
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La Méthode Expérimentale aux
différents niveaux de la Recherche
• Les différents niveaux de la recherche…
6
Innovation
‘Recherche &
Développement’
Recherche
Appliquée
Recherche
Fondamentale
7
Innovation
‘Recherche &
Développement’
Recherche
Appliquée
Recherche
Fondamentale
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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)
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La place de l’Expérimentation dans
la Méthode Scientifique
• Quelle que soit la démarche scientifique
retenue le recours à l’expérimentation est
incontournable…
(Cas particulier des
Mathématiques !)
Réfutation / Confirmation
Observations
Observations
Théories
Expériences
Spéculation
Théorie
(conjecture)
Confrontation
Expériences
Réfutation / Confirmation
Hypothèses
auxiliaires
Noyau dur
Hypothèses
auxiliaires
Expérimentation
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A la base de l’Expérimentation
moderne: le Réductionnisme
• Le réductionnisme scientifique
Question
1.
Question
1.1
Question
1.1.1
Question
1.1.2
Question
1.2
Question
1.2.1
Question
1.2.2
Question
1.3
Question
1.3.1
Question
1.3.2
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A la base de l’Expérimentation
moderne: le Réductionnisme
• Le réductionnisme scientifique
Comment Mémorise-t-on
l’information ?
A court
terme ?
Comment
fonctionne
la
synapse?
Quel est le
rôle des
facteurs
trophiques?
A long
terme ?
Question
1.2.1
Question
1.2.2
Question
1.3
Question
1.3.1
Question
1.3.2
12
A la base de l’Expérimentation
moderne: le Réductionnisme
• Principaux problèmes (en Sciences de la vie)…
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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)…
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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
C
A
F
D
B
E
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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
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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…
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La Méthode Expérimentale
• Les différentes étapes:
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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)
…
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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 (H1 et H0)
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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
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La Méthode Expérimentale
• L’expérimentation
– La construction des faits scientifiques par les
techniques et outils expérimentaux (cf. Bachelard)…
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La Méthode Expérimentale
• L’expérimentation
– Nécessité de disposer d’une théorie scientifique
des transformations provoquées par
l’instrumentation (cf. Lunette de Galilée - Hubble)
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La Méthode Expérimentale
• L’expérimentation
– L’instrument peut devenir partie intégrante de la
théorie scientifique (cf. Mécanique quantique,
Biologie in vitro)
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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 ?
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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
5
7
9
Résultats de l’expérimentation
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(nombre de mots mémorisés)
La Méthode Expérimentale
• L’analyse des résultats
– Corrélation n’est pas causalité !
(Variable 1)
400
350
r = 0.86
300
250
200
150
100
50
5
10
15
20
(Variable 2)
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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…)
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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 !
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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)
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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…
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Exemples de démarches
expérimentales en Biologie
• La méthode du double aveugle en Biologie
et Médecine…
• La méthode du placebo en Biologie et
Médecine…
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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)
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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
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Le développement des médicaments
(Recherche appliquée)
• Screening Automatisés
– Séries de molécules
– Batteries de tests systématiques
• Propriétés chimiques, biochimiques, pharmacologiques…
– (10 000 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)
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Le développement des médicaments
(Recherche appliquée et R&D)
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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
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