Une introduction au concept d’autopoièse

Yannick PriéLIRIS UMR 5205 CNRS

Université Lyon 1

Séminaire Datadata – 9 mars 2011 – ENBA Lyon

Cybernétiques

• Première cybernétique– Contrôle, information, communication, auto-

régulation, système• Seconde cybernétique– Auto-organisation, émergence, adaptation,

évolution, dynamique

Humberto Maturana• 1928 -• Biologiste Chilien • Seconde cybernétique

Francisco J. Varela• 1946 - 2001• Neurobiologiste chilien• Elève de Maturana

Sources• Varela, F., Maturana, H., and Uribe, R. 1974. Autopoiesis: The

organization of living systems, its characterization and a model. Biosystems 5: 187–196.

• Varela, F. J. 1979. Principles of Biological Autonomy. New York: Elsevier/North-Holland. – F. J. Varela. Autonomie et connaissance: essai sur le vivant. Seuil, Paris,

1989. (AC)

• H. Maturana and F. J. Varela. The tree of knowledge: the biological roots of human understanding. Shambhala, Boston, revised edition, 1992. (TK)– L’Arbre de la connaissance, Addison-Wesley France, 1994.

Définir le vivant ?

• Listes de caractéristiques– Métabolisme– Reproduction– Evolution– …

• Mais – comment savoir que la liste est complète ? – Un système artificiel avec ces caractéristiques serait-il

vivant ?• Proposition d’une approche différente

Définir le vivant

• Un degré au dessus des systèmes physiques inertes

• Système autonome– qui se donne soi-même sa propre loi– unité– individualité– ouverture et fermeture• Flux d’énergie, lutte contre la destruction• Clôture, frontière

Idée

• Définir le vivant comme une organisation qui permet la construction de ce qu’elle est– lutter contre sa destruction en se construisant

perpétuellement

• Être vivant = organisation autopoiétique = qui se produit elle-même

Autopoièse

• Concept abstrait général – auto : soi / poiesis : création, production– auto-création de soi-même

• Système autopoiétique– « Un système autopoiétique est organisé comme un

réseau de processus de production de composants qui (a) régénèrent continuellement par leurs transformations et leurs interactions le réseau qui les a produits, et qui (b) constituent le système en tant qu’unité concrète dans l’espace où il existe, en spécifiant le domaine topologique où il se réalise comme réseau » (AC, p45)

Systèmes autopoiétiques de niveau 1

• Exemple de la cellule– autopoièse dans l’espace physique

• Organisation des composants physiques = relations entre composants de cette structure= force néguentropique– permet la régénération des composants– maintient un espace physique délimité par une frontière

dynamique qui permet de résister aux perturbations

Dynamique(métabolisme)

Frontière(membrane)

Automates cellulaires• Notion d’automate cellulaire– un monde de cellules avec des états– des règles d’évolution des états des

cellules en fonction du voisinage

• Le plus connu = jeu de la vie (Conway)– 2 états : mort / en vie– 4 règles à chaque pas de calcul (t t+1)

• une cellule isolée ou avec un seul voisin meurt• une cellule trop entourée (4 voisins) meurt• une cellule avec 2 ou 3 voisins survit• trois cellules entourant un espace vide créent une nouvelle cellule

• Exemple

Une modélisation de l’autopoiese

• Auto-génération, auto-réparation– Construction d’un espace clôt qui capture / maintient des

composants dont les réaction permettent le fonctionnement de l’espace clôt.

• Automate cellulaire orienté conservation– Espace bidimensionnel– Eléments : substrat O, catalyseurs *, maillons ☐– Réactions

• Composition : * + 2 O * + ☐• Concaténation : ☐-☐-…-☐ + ☐ ☐-☐-…-☐-☐• Désintégration : ☐ 2 O

• Autres version plus complexes– Zeleny : plusieurs type de liaisons, une vingtaine de règles– De Loor : Modèles 3D

Simulations 2D et 3D

Ontogenèse

• Définition générale – développement d’un individu, en général en s’arrêtant à l’âge

adulte

• Définition Varela – « Histoire de la conservation de son identité par la perpétuation de

son autopoièse dans l’espace matériel » (AC p63)

• Développement d’un système autopoiétique – observateur : perturbations externes et internes– système : perturbations indifférenciées

• impossible de déterminer ce qui est interne et ce qui est externe

– ontogenèse = « couplage structurel » avec l’environnement• pas de représentation d’un tout à maintenir

Couplage structurel

• Construction d’un monde au cours de l’ontogenèse– « phénomène de congruence qui surgit des interactions

continues entre [l’organisme autonome] et un environnement source de perturbations récurrentes. Ces interactions ont pour effet de sélectionner dynamiquement la structure interne de l’unité auto-poiétique qui permet à cette unité de survivre aux perturbations externes tout en assurant la pérennité de son environnement. Il s’agit donc d’un phénomène d’adaptation mutuelle continue qui produit les conditions de l’existence de l’organisme et de son milieu. » (Salembier)

Couplage structurel

• Le monde / l’environnement est produit par l’histoire du couplage structurel, il est différent pour chaque système vivant.

• Le système vivant a un point de vue sur le monde qui résulte de son histoire– il est « concerné » au sens où il sélectionne les

perturbations externes auxquelles il réagit– il a un comportement pour un observateur

Remarques

• La reproduction et l’évolution ne sont pas nécessaires à la vie – Avant de reproduire, il faut quelque chose à reproduire,

défini par une frontière physique– La reproduction est elle-même préalable à l’évolution

• Pas d’information et de traitement d’information par les systèmes vivants– Pas d’entrée et pas de sorties. Juste des perturbations,

indiscernables par le système autopoiétique – (même si la notion d’information peut être intéressante

pour étudier les choses)

Systèmes autopoiétiquesde niveau 2

• Organismes multi-cellulaires – ensemble de cellules qui forme une unité

autopoiétique de niveau supérieur– les autres cellules font partie de l’environnement– ontogenèses couplées s’il y a récurrence dans les

interactions / perturbations réciproques

Unités de second ordre

• Mise en place d’un couplage structurel de niveau supérieur– ontogenèse macroscopique– monde / domaine d’interaction associé– identité spécifiée par une clôture opérationnelle de

l’organisation = réseau de processus dynamique dont les effets ne quittent pas le réseau

• Le 2nd ordre n’est pas déterminé par le 1er ordre, même s’il se passe au travers de lui – autonomie– détermination réciproque

Clôture opérationnelle

• Caractéristique de l’autonomie en général

« Un système autonome est opérationnellement clos si son organisation est caractérisée par des processus : a) dépendant récursivement les uns des autres pour la

génération et la réalisation des processus eux-mêmes et,b) constituant le système comme une unité reconnaissable

(le domaine) où les processus existent» (AC p86)

• Autopoièse = cas particulier de clôture opérationnelle

Et avec des neurones ?

• Organismes multicellulaires avec système nerveux

• Les cellules nerveuses étendent le domaine comportemental en mettant en relation des cellules éloignées– notamment au niveau du mouvement – corrélations sensori-motrice entre cellules

musculaires et sensorielles+ cellules sensorielles internes

Système nerveux

• Les cellules nerveuses peuvent former un système avec de multiples variantes possibles– multiples dynamiques d’activité neuronales

avec clôture opérationnelle visant à maintenir un équilibre dans un domaine de viabilité de telle sorte que l’organisme autonome se maintienne

• Multiples chaînes de causalité réciproque

Systèmes autopoiétiquesde niveau 3

• Interactions réciproques récurrentes dans l’ontogenèse des unités de niveau 2

unités de niveau 3 = systèmes sociaux

Systèmes sociaux

• Nécessaire pour toute reproduction sexuée / élevage des enfants

• Insectes sociaux / différenciation• Comportements de groupe• …

• « the individual ontogenies of all the participating organisms occur fondamentally as part of the network of co-ontogenies that they bring about in constituting third-order unities » (TK p193)

Langage

• Observateur– La coordination réciproque entre participants est

appelée communication – Observation de l’établissement d’un domaine

linguistique

• Langage– Quand une coordination d’action peut se faire sur

le domaine linguistique lui-même

Après l’autopoièse

• Enaction – La cognition au travers de l’embodiement. La perception

comme action guidée par la perception. Le soi en perpétuelle renaissance.

– F. J. Varela, E. Thompson, and E. Rosch. L’inscription corporelle de l’esprit. La couleur des idées. Seuil, Paris, 1993.

• Neurophénoménologie – Circulation féconde entre l’expérience vécue (1ère personne) et

les études en 3ème personne– F.J. Varela. Neurophenomenology: A methodological remedy

for the hard problem. Journal of Consciousness Studies 3: 330-49. 1996

Autopoeisis (Ken Rinaldo, 2000)

Une référence• M. A. Boden. Autopoiesis and life. Cognitive

Science Quarterly, 1(1):117–145, 2000

Des remerciements • Pierre de Loor (ENIB, Brest)

Une questionvie = cognition = autopoièse ?

Merci