Théo Rick et son ex Perry Manthal sont dans un labo

Rentrons aujourd'hui dans le vif de la science, les mains dans le cambouis de la pensée scientifique et attaquons-nous à un sujet qui fait beaucoup parler, à savoir les approches théoriques et expérimentales en science.

Une approche théorique d'un problème scientifique est tout simplement de formuler un modèle théorique gouvernés par un certain nombre de paramètre, et d'essayer de faire coller ce modèle aux données réelles du mieux possible. Pour ce faire, on peut affiner les paramètres d'un modèle, en ajouter ou en retirer. Le mot "théorique" est quelque peu galvaudé car il n'implique pas forcément que l'approche théorique consiste uniquement à pondre des théories (au sens scientifique).
Par exemple, on veut expliquer l'attention des élèves masculins dans un amphi de fac. Pour cela, on va poser plusieurs paramètres, comme le sujet du cours, la période de la journée, le nombre de décolletés des élèves féminines, et d'autres. Puis on va faire varier comment ces paramètres influencent l'attention des élèves pour que les prévisions du modèle collent avec ce que l'on observe.

Une approche expérimentale consiste à partir une hypothèse de travail et tout simplement de tester cette hypothèse par des expériences. On fixe certaines conditions et on regarde ce qui se passe quand on fait varier d'autres conditions. C'est une approche qui semble être beaucoup plus active que celle théorique car l'expérimentateur fait varier comme il l'entend les conditions qu'il veut tester.
Pour reprendre l'exemple utilisé plus haut, imaginons que l'on veut tester l'effet du nombre de décolletés féminins dans un amphi sur l'attention des élèves masculins. L'hypothèse est plus il y a de décolletés, moins les élèves sont attentifs. On prend le même cours, le même amphi, le même prof et on fait varier uniquement le nombre de décolletés, puis on regarde le résultat.
Un expérience seule ne vaut quasiment rien, alors il est nécessaire de tester plusieurs conditions différentes en fonction du cadre que l'on se fixe.

Voilà pour l'aspect descriptif. Voici venu le temps de la partie qui fait mal au crâne.

Tout d'abord dire que ces deux approches sont différentes revient à ne rien dire. Donc je ne le dirai pas.

Ensuite, dire qu'elles ne s'appliquent pas du tout aux mêmes domaines, moins sûr.
Il y a évidemment des domaines où l'une ou l'autre des méthodes est privilégiée. La physique quantique ou les travaux sur les trous noirs, par exemple, peuvent difficilement être expérimentaux. La biologie moléculaire, au contraire, est plutôt une science expérimentale.

La question est donc de savoir quand utiliser l'une ou l'autre des approches. Je pense que c'est l'aspect pratique qui gouverne en ces cas-là. L'aspect pratique est tout simplement qu'est ce que vous pouvez faire dans votre domaine, qu'est ce que vous pouvez contrôler.
En biologie cellulaire ou en chimie, il est facile d'avoir le contrôle. Vous contrôlez quelles réactions vous faites, les conditions de culture de vos cellules, les quantités des produits, vous pouvez insérer les gènes que vous voulez dans vos cellules, etc. Les possibilités sont énormes.
Dans des domaines comme l'astrophysique, vous ne contrôlez rien. Vous êtes pendus au bon-vouloir des phénomènes qui se passent à des années-lumières de chez vous.

Dans pas mal de cas, vous vous trouvez à la limite. Tout d'abord parce que même avec une approche expérimentale, il est nécessaire de donner un cadre théorique à ce que vous faites, donc poser un modèle, même s'il n'est qu'embryonnaire. Ensuite parce que même si vous ne contrôlez quasiment rien, vous pouvez étudier certains jeux de données avec certains paramètres. Même si vous ne pouvez pas ajouter ou enlever des décolletés dans vos amphis, vous pouvez toujours comparer les amphis où ils y en a beaucoup et où il y en a peu.

Un bon exemple de cette "double approche" possible est la génomique et l'évolution des génomes.
On ne peut évidemment pas manipuler un grand génome pour le faire évoluer de manière radicale, c'est à dire qu'ajouter et enlever des gènes n'a rien à voir avec l'évolution d'un génome entier (et de l'espèce qui le contient). Donc, tout ce que l'on a, c'est des génomes (presque) à la pelle. Dans cette optique, une approche théorique semble la plus appropriée car on ne peut pas modifier les génomes. Mais une approche expérimentale peut être utilisée. Je pose l'hypothèse qu'une caractéristique des génomes évolue d'une manière particulière en fonction d'un paramètre. Je regarde mes génomes et je regarde comment la caractéristique évolue en fonction du paramètre. Je ne modifie rien, mais je peux quand même "expérimenter".
Le facteur limitant est le nombre de données. Il est plus facile de faire des analyses avec beaucoup de données que pas assez. En tout cas, les résultats sont plus sûrs.

D'où la nécessité d'obtenir de plus en plus de données, sur toutes les espèces qui vivent sur cette planète, et même sur celles qui n'y vivent plus (vive l'ADN ancien). D'où la nécessité de séquencer des génomes. Plus on aura de données, plus l'image que l'on a du vivant sera juste.

Pour finir, je dirai qu'une approche théorique est très limité et limitante. Le problème de théoriser, de modéliser est qu'il est possible que ce que l'on modélise ne soit pas valable car tout simplement impossible. En biologie, il est important de savoir ce qui est réalisable et possible dans un modèle. Même si le modèle colle à la réalité, les paramètres peuvent être impossible à rencontrer dans la nature. D'où l'avantage d'expériences qui viennent éclairer les modèles et les paramètres réalisables.