Chapitre I : L'émergence de la complexité : du big-bang aux molécules organiques
1. Le big-bang et les débuts de l'univers
2. Formation des premiers noyaux atomiques
3. Premiers atomes
4. Formation des étoiles et des galaxies
5. Synthèse des noyaux dans les étoiles
6. Capture des électrons par les noyaux
7. Formation des molécules
8. Les types de liaisons chimiques
9. La formation des molécules prébiotiques
10. [...]
Chapitre I : L'émergence de la complexité : du big-bang aux molécules organiques
1. Le big-bang et les débuts de l'univers
2. Formation des premiers noyaux atomiques
3. Premiers atomes
4. Formation des étoiles et des galaxies
5. Synthèse des noyaux dans les étoiles
6. Capture des électrons par les noyaux
7. Formation des molécules
8. Les types de liaisons chimiques
9. La formation des molécules prébiotiques
10. L'évolution vers la complexité
10.1. La flèche du temps
10.2. L'organisation de la matière
10.3. Les lois de la complexité
Première partie : Les propriétés du vivant
Chapitre II : La thermodynamique du vivant
1. Les structures dissipatives
2. Les structures dissipatives en chimie
2.1. La réaction de Belousov-Zhabotinsky : les réactions oscillantes
2.2. Conclusions
3. Les structures dissipatives et le vivant
Chapitre III : La photosynthèse et le métabolisme
1. La photosynthèse
2. Le métabolisme
2.1. Catabolisme
2.2. Utilisation de l'énergie par les êtres vivants
3. Conclusions : photosynthèse, métabolisme et structures dissipatives
4. L'écosystème, utilisation en cascade du flux matière-énergie
Chapitre IV : La mémoire et sa réplication
1. L'information et sa mémoire
2. Nombre et organisation des gènes
3. La réplication
Chapitre V : La reproduction, l'adaptation et l'évolution biologique
1. Les potentialités du génome
2. Les « à peu près » de la réplication
3. Les gènes et l'environnement
3.1. Mutagenèse accélérée
3.2. Température et développement embryonnaire de la drosophile
3.3. Conclusions : la cellule, unité fonctionnelle du vivant
4. La sélection naturelle
4. L'évolution biologique
5.1. Micro- et macro-évolution : les théories de l'évolution
5.2. De l'inerte au vivant
5.3. L'événementiel et le contingent
5.4. Les catastrophes écologiques
5.5. La recolonisation des espaces vides et la sélection naturelle
6. Conclusions : les propriétés fondamentales du vivant
Deuxième partie : Les systèmes complexes et l'autorégulation
Chapitre VI : La théorie générale des systèmes et les systèmes complexes
1. Histoire de la systémique
2 Description d'un système
2.1. Aspect structurel
2.2. Aspect fonctionnel
3. Systèmes à états
4. Systèmes complexes
5. Propriétés des systèmes complexes
6. Variété et variété requise d'un système
7. Méthodes d'étude des systèmes complexes
7.1. Algorithmes
7.2. Modélisations de Lotka-Volterra
7.3. Modélisations systémiques
7.4. Automates
Chapitre VII : Les systèmes à but et l'autorégulation
1. Principe du thermostat
2. L'homéostasie
3. Rétroactions positives, amplificatrices
4. Oscillations temporelles dans les systèmes cybernétiques
5. Multiplication et diversification des régulations
Chapitre VIII : La fiabilité de l'information
1. Approche quantifiée de l'information
1.1. La théorie de l'information
1.2. Entropie d'information et entropie physique
1.3. Mesure de la complexité en biologie
2. Redondance et fiabilité de l'information dans les systèmes complexes
2.1. Théorème de la voie avec bruit
2.2. Fiabilité des automates
3. Fiabilité des systèmes vivants
3.1. Propriétés sélectives de certains composants
3.2. Les « ravaudeurs »
3.3. Redondance des composants et de l'information
3.4. Théorie de l'information et systèmes thermodynamiques ouverts
4. Conclusions
Chapitre IX : Organisation hiérarchique et stabilité des systèmes complexes
1.L'organisation en modules : théorème d'Ullam et principe de « moindre difficulté »
2. Mode d'organisation des interactions
3. La parabole des deux horlogers
4. Organisation hiérarchique et symbiose chez les êtres vivants
4.1. La cellule eucaryote : le résultat d'une symbiose
4.2. La symbiose chez les êtres vivants
5. Organisation hiérarchique et autonomie des sous-systèmes
6. L'organisation hiérarchique du système nerveux des vertébrés
6.1. Moelle épinière
6.2. Tronc cérébral
6.3. Cervelet
6.4. Diencéphale
6.5. Télencéphale
7. Organisation hiérarchique des écosystèmes
8. Conclusions
Troisième partie : L'auto-organisation et la dynamique des systèmes complexes
Chapitre X : De l'émergence de l'ordre à l'intelligence collective : l'auto-organisation
1. Phénomènes d'agrégation chez l'amibe Dictyostelium discoideum (acrasiale)
2. Déplacements collectifs des fourmis légionnaires
3. Sélection d'une source de nourriture chez la fourmi Tetramorium caespitum
4. Structures spatiales chez les insectes sociaux
5. Conclusions : l'auto-organisation
Chapitre XI : Les systèmes dynamiques et l'évolution du vivant
1. Le modèle tri moléculaire ou Brusselator
2. Histoire et bifurcation
3. Évolution du vivant
Chapitre XII : Les changements d'état
1. Transformations géométriques de d'Arcy Thompson
2. Paysages épigénétiques de Waddington
3. Théorie des catastrophes
3.1. Prémisses de la théorie des catastrophes
3.2. Catastrophes élémentaires
3.3. Extension de la théorie des catastrophes
4. Conclusions
Chapitre XIII : La théorie des jeux
1. Fondements de la théorie des jeux
1.1. Dilemme du prisonnier
1.2. Jeu des conducteurs fous
1.3. Jeu de la pierre, du papier et du ciseau
2. Applications biologiques de la théorie des jeux
2.1. Jeux population-environnement
2.2. Jeux entre génotypes d'une population : jeux évolutionnaires
2.3. Stratégies stables du point de vue de l'évolution
2.4. Jeux différentiels
3. Conclusions
Chapitre XIV : Des phénomènes critiques auto-organisés aux paysages adaptatifs
1. Frontière entre ordre et chaos : les phénomènes critiques auto-organisés
2. Modèle NK de S.A. Kauffman et paysages adaptatifs
3. Extension du paysage adaptatif aux populations
4. Conclusions
Chapitre XV : Les fractales
1. Homothétie et dimension fractale
2. Poumon des vertébrés tétrapodes
3. Structures fractales chez les végétaux
4. Structures fractales et phylogénie du vivant
5. Structures fractales et écosystèmes
6. Conclusions
Chapitre XVI : Le chaos déterministe
1. Équations de Loren
2. Attracteurs étranges
3. Chaos et dynamique des populations
4. Chaos déterministe en biologie et biologie médicale
5. Conclusions
Chapitre XVll : Le « jeu de la vie »
1.Algorithme de Conway
2 Algorithme de Heudin
3. Conclusions
Chapitre XVIII : Conclusions
1. L'émergence
2. L'auto-organisation
3. Stabilité, variabilité et crises
4. La sélection naturelle
5. L'apport des structures dissipatives à la biologie
6. Réductionnisme et holisme
Bibliographie
Index
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