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Dynamique et régulation, de la passion du rythme à l'étude des fonctions cérébrales, entretien avec Rodolphe Sepulchre

Docteur en mathématiques appliquées à vingt-sept ans après un diplôme d'ingénieur civil, professeur à l'Université de Liège à trente ans, désormais aussi professeur à la prestigieuse Université de Cambridge, Rodolphe Sepulchre est devenu l'un des experts mondiaux en « théorie du contrôle ». Au regard de son parcours, impressionnant tant par sa rapidité que par ses titres, ces termes de « théorie du contrôle » m'apparaissaient presque rassurants pour aborder l'entretien, même si l'expression, mystérieuse pour un profane en ingénierie, ne manque pas d'inquiéter. Rodolphe Sepulchre est né à Bruxelles en 1967. C'est à l'UCL qu'il a obtenu ses diplômes d'ingénieur civil, puis de docteur en mathématiques appliquées (en théorie du contrôle précisément), mais aussi un baccalauréat spécial en philosophie. Après son doctorat, il passe deux années en Californie pour un post-doctorat auprès du professeur Kokotovic. Nommé professeur à l'ULg en 1997, il prendra une année sabbatique à l'Université de Princeton en 2002-2003. En 2008, il obtient le IEEE CSS Antonio Ruberti young researcher prize pour l'ensemble de ses travaux. Il sera encore professeur invité à l'École des Mines de Paris en 2009. Il est membre associé de l'Académie royale de Belgique depuis mars 2013.

Monsieur Sepulchre, il est difficile de vous présenter, pour au moins deux raisons. La première, c'est votre domaine de recherche et d'activité qui semble d'une complexité bien éloignée des capacités de compréhension de l'honnête homme d'aujourd'hui, surtout lorsqu'il n'est pas mathématicien : la dynamique, le contrôle et l'optimisation des systèmes non-linéaires. La seconde raison, c'est... votre âge : votre parcours est sans doute encore dans sa première moitié, alors même que, professeur à l'Institut Montefiore de l'ULg à trente ans, vous voilà en outre professeur à Cambridge. Et pour comble, vous cumulez avec un baccalauréat en philosophie. Alors, plutôt que de commencer par le début, partons de la fin, toute provisoire évidemment. Vous marquez un intérêt constant pour l'étude du fondement des concepts, mais vous voulez rester pragmatique, concret, proche des phénomènes les plus quotidiens. Votre formation en philosophie y est-elle pour quelque chose ?


On garde toute sa vie les éléments essentiels de sa formation de base, de jeunesse. J'ai eu en rhétorique un professeur qui faisait aimer la philosophie et la littérature. Il m'en est resté cet intérêt marqué pour l'une et l'autre. Je garde une forme d'émotion profonde devant la pensée de Levinas qui fonde une éthique de vie centrée sur le rapport à l'autre. Sur le plan professionnel, mon évolution vers la théorie du contrôle est peut-être un petit peu philosophique aussi dans la mesure où cette dernière transcende les disciplines de l'ingénieur tout comme celles du vivant au travers de l’étude de concepts simples tels que l’interconnexion, la robustesse, ou le feedback.

Mais qu'est-ce donc que cette théorie du contrôle ?

La théorie du contrôle porte sur l'étude du comportement de systèmes dynamiques « ouverts », c’est-à-dire en interaction avec leur environnement. On parle de « control theory » en anglais alors qu'on utilise généralement le mot « automatique » en français. Cela semble fort compliqué mais cela traite de réalités bien quotidiennes, banales et très utilisées dans notre vie : la conduite d'un véhicule, assistée par toujours plus de capteurs et régulateurs en tous genres, la régulation de température dans un bâtiment ou au sein d’un organisme vivant, la planification de la trajectoire d’une balle de tennis, sont autant d’exemples de systèmes contrôlés ou régulés. Comme on le voit, cette théorie du contrôle n'a rien de policier, elle intègre des notions telles que la rétroaction, la régulation, la sensibilité, la robustesse, l’adaptation, etc. On planifie le contrôle d’une trajectoire en se basant sur la mémoire, c’est-à-dire notre connaissance du passé, mais on corrige et adapte la trajectoire en fonction de l’environnement, qui n’est jamais exactement conforme à la projection du passé dans le futur. Le contrôle est un domaine d'interaction très fécond entre la technologie et le vivant. C'est, de plus, un domaine finalement récent : la « cybernétique » de Norbert Wiener a à peine 60 ans. Cela touche à la fois à la théorie de l'information et à l'organisation du vivant, deux disciplines en pleine éclosion durant la seconde moitié du siècle dernier.

On pourrait penser que cette interaction entre ingénierie et phénomènes vivants occupe jusqu'à les combler vos heures et vos jours. Mais vous avez bien d'autres penchants.

Oui, certainement : la musique, par exemple. J'ai toujours eu une forme de passion pour le rythme. La musique illustre à merveille le fossé qui sépare l'art de la science. Car on peut objectiver la musique, très profondément, très loin, la récrire en termes quasi mathématiques, en mesurer les règles, d'ailleurs fort strictes, mais que nous dit la science sur l'émotion qu'elle suscite ? Pourquoi la plus grande créativité doit-elle s’exprimer dans un cadre régi par autant de règles ? Il semble que c’est seulement contraint que l’art peut devenir communion, c’est-à-dire réalité partagée. C'est Daniel Barenboim qui disait « la musique nous enseigne la différence entre l’anarchie et la liberté ». Bach reste sans doute celui qui illustre le plus magistralement ce rapport mystérieux entre contrainte et créativité. Et puis, la musique est un art qui s’exprime dans le temps ! C'est un système dynamique, à mémoire, donc régulé. Je préfère d'ailleurs le terme régulation au terme contrôle qui garde une connotation un peu négative en français.

Rougier disait, dans son Traité de la Connaissance : « Il n'existe pas une science des odeurs et des goûts parce qu'on n'a pas trouvé à ce jour leur équivalent quantitatif, c'est-à-dire le moyen de les mesurer ». Ce texte est vieux d'une cinquantaine d'années. Pensez-vous que cette question de la mesure quantitative est aujourd'hui dépassée ?

Non, elle est toujours d'actualité. Toute activité scientifique reste très conditionnée par les lunettes de nos instruments de mesure.

Vos travaux portent aussi sur ces rythmes neuronaux, de la cellule et du cerveau. Vous cherchez comment les rythmes du cerveau transforment les sensations en actions motrices et comment des implants neuronaux peuvent restaurer des fonctions désactivées.

Le cerveau humain est au centre de mes travaux depuis six ou sept ans. C'est un organe régulateur très avancé, où le temps joue aussi un rôle essentiel. L'adaptation à l’environnement implique une mémoire. Toutes nos fonctions cérébrales oscillent sans cesse entre mémoire, projet et adaptation. J'aime l'expression de Kant lorsqu'il écrit : « Le principe de finalité n'est pas constitutif mais régulateur ». Cette vision, d'une extraordinaire lucidité, se confirme aujourd'hui dans l'étude des neurosciences, de l'ingénierie neuronale.

En matière de rythmes neuronaux, le passage de la cellule au cerveau révèle-t-il des changements autres que purement quantitatifs ? Pourrait-on parler de saut qualitatif ?

Je cherche à comprendre dans l’organisation du cerveau les mécanismes de régulation « multi-échelles ». Nous parvenons à mesurer et à modéliser l’activité électrique d’un seul neurone parce que l’échelle spatio-temporelle de l’influx nerveux est un phénomène qui se prête aux instruments de mesure et aux principes de modélisation des circuits électriques. Mais la régulation du rythme neuronal implique des rythmes cellulaires et génétiques plus lents et plus microscopiques pour lesquels nous manquons d’instruments de mesure et d’outils de modélisation. Inversement, le rythme neuronal engendre des ondes spatio-temporelles qui régulent nos fonctions cérébrales mais que nous n’arrivons ni à mesurer ni à modéliser avec la résolution requise. On dépend de nos lunettes. On découvre seulement aujourd'hui les rythmes génétiques... Plus on s'éloigne des échelles temporelles et spatiales de nos organes sensoriels, plus on peine à modéliser et à comprendre. Mais les mécanismes de régulation à une échelle peuvent nous aider à comprendre les mêmes mécanismes à d’autres échelles. Les progrès de la biologie cellulaire et de la neuro-imagerie sont essentiels sur ce point.

C'est Spinoza qui parlait d'un « monde de conséquences sans prémisses », parce que l'univers de l'expérience immédiate contient, non pas plus que ce qui est requis par la science, mais moins. Une découverte scientifique, ou un progrès dans la connaissance scientifique, sont dès lors des « inventions » en quelque sorte...

La recherche scientifique doit en effet meubler cet univers mutilé de l'expérience sensible immédiate. Et la technologie est aussi invention, dans la mesure où elle aussi meuble ce qui échappe directement à nos organes sensoriels ou moteurs.

Vos travaux vous ont fait beaucoup voyager. Est-ce important pour vous ?

Oh oui. Vous savez, j'ai pris l'avion pour la première fois à vingt ans... Je me suis rattrapé depuis. Mais ce qui est extraordinaire, et ma chance, ce sont toutes ces rencontres humaines que mes travaux scientifiques me permettent de faire. Et, à chaque fois, la fascination de constater que toutes ces rencontres cosmopolites peuvent se vivre dans un langage commun. Et puis, la littérature prolonge mes voyages, et elle m'a fait découvrir plein d'autres cultures, à travers les œuvres des différents pays. La littérature américaine d'aujourd'hui m'enthousiasme, par exemple. Nous sommes ici bien loin de la science mais on découvre une autre forme d'universalité au travers de romans du monde entier. Chaque fois que je découvre un nouveau pays, j’aime me faire conseiller par un habitant la lecture d'un « grand » roman local. J'ai ainsi lu dernièrement Halldor Laxness, l'Islandais, avec émerveillement. La merveille, c'est que, malgré la grande distance culturelle entre mon « local » à moi et celui de la terre d'Islande, l'histoire que Laxness raconte me parle d'une humanité que je connais, que je reconnais plutôt. C'est aussi le cas avec Les corrections de l'Américain Jonathan Franzen, le Musée d’innocence du Turc Orhan Pamuk, la Langue de ma mère du Flamand Tom Lanoye et tant d'autres... J'aime le roman peut-être encore plus que la philosophie aujourd'hui, parce que le roman situe, au contraire de la philosophie, il inscrit son objet dans un vécu particulier, un lieu et un temps précis alors que la philosophie voudrait parfois sauter d'emblée au niveau de l'universel. Ce mouvement du local à l'universel que permet le roman, avec le travail nécessaire et complice du lecteur, lui aussi situé dans un lieu et un temps, m'attire et constitue un peu le pendant de ma préférence pour la démarche inductive en science, cette démarche qui nous fait passer de la question à l'hypothèse puis de l'hypothèse à la théorie.

Vous privilégiez l'induction et le contrôle a posteriori.

Oui, et cela me paraît essentiel dans l'enseignement, surtout. Il faudrait apprendre, à côté des théories, l'histoire qui les a permises, les questions qui les ont suscitées, le mouvement qui va de la naissance d'une idée à son développement ultérieur. Un enseignement qui fournit un savoir « clés sur portes », ne prépare pas suffisamment à l'émergence d'idées nouvelles, à la recherche de « clés » originales. La recherche scientifique est finalement, elle aussi, comme toute entreprise humaine, un phénomène régulé. Ce sont les questions d’ici et maintenant qui suscitent ses nouvelles trajectoires ; tandis que la mémoire et les contraintes du langage scientifique les régulent et leur donnent sens.

Michel Gergeay - novembre 2013

Bibliographie :

Optimization on Matrix Manifolds - Princeton University Press, 2008
Constructive Nonlinear Control - Springer Verlag, 1997
Nombreux articles et contributions diverses :
http://www.montefiore.ulg.ac.be/~sepulch/Publications.pdf

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