L’Homme peut-il

s’adapter à lui-même ?

Gilles Boeuf *et Jean-François Toussaint** * GB, Université Pierre & Marie Curie/CNRS, Banyuls-sur-mer,

et Muséum national d’Histoire naturelle, Paris **JFT, Université René Descartes et IRMES/ISBS, Paris.

© Fayard, 2010 © Fayard, 2010

© Quae, 2012

© Santo, 2006

© Biocodex, 2008

© GBoeuf, 2006

© F Hédelin 2005

La Biodiversité ?

C’est la fraction vivante de la Nature, c’est le vivant dans toute sa diversité et sa complexité

> 1,7 million d’espèces continentales

< 0,3 million d’espèces marines

© GBoeuf, 2009

©GBoeuf, 2012

Photo Chevasssus

Jacques Weber

Photo Chevasssus

L’eau est indispensable à la Vie

5 %

98 %

« …Most organisms smaller than 1 mm occur worldwide wherever their required habitats are realised. This is a consequence of ubiquitous dispersal driven by huge population sizes . Metapopulations of microbial eukaryotes are cosmopolitan…” Finlay & Fenchel 2004. “…Current evidence confirms that, as proposed by the Baas-Becking hypothesis, ‘the environment selects’ and is, in part, responsible for spatial variation in microbial diversity. However, recent studies also dispute the idea that ‘everything is everywhere’… ». .Martiny et al., 2006.

P Lebaron,, Lab Arago, Banyuls 2002

Les impacts de l’humanité :

l’anthropocène ?

En 3 siècles, population et urbanisation multipliées par 10, réserves de combustible fossile disparues, 160 t annuelles de dioxyde de S (X 2), plus de 2 fois plus de N fixé, > 30 % pour CO2, > 150 % pour CH4, 40 % des terres transformées, la moitié des ressources en eau utilisées, climat et biodiversité affectés, Cinq actions majeures sur : cycles biogéochimiques planétaires ; structure, stabilité et productivité des écosystèmes ; composition des faunes et des flores ; physiologie, démographie et génétique des espèces vivantes ; santé et qualité de vie, Deux exemples flagrants, ancien, l’Ile de Pâques ; récent, la Mer d’Aral, tragédies écologiques de la planète !

R. Barbault, 2006

Les « grands » moments ?

La domestication du feu, 800 000 ans en Israël, Le néolithique, 8-12 000 ans, premières domestications et agricultures, premières cités, La machine à vapeur, D Papin, J Watt, 1784 (première locomotive).

La biodiversité en danger ?

1 Destruction et pollution

2 Surexploitation

3 espèces invasives 4 Changement climatique

Jackson et al., 2001

The ‘fishing down’ effect is

ubiquitous. It describes

the systematic extirpation of

marine megafauna

© M. Taquet

Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived?

Barnosky et al., 2011

« Shifting baseline » 1926 – Thon rouge en mer du Nord 1957 - Trophées de Key West (USA)

Début des années 80 – Key West 2007 – Key West

© P Bouchet, 2012

Liste Rouge UICN 2011 Espèces éteintes

Dont espèces marines

Total 18 Total 865

Des espèces emblématiques ?

www.azgardens.com/

N espèces « en vrac » ?

Une espèce qui pullule ?

Fall of the Wild … Global perspective on Anthropocene

Science 2011 (7 oct), 334:34

Mammal mass: 90 % humans and domestic animals, 0,1 % there are 10 000 years! 2 millions species known, maybe 20? And the human and a few dozens of domesticated species, (one B cows!) .To continue to treat and operate « wild species »?

Après 10 années d’«efforts» ?

Tiré de Butchart et al., Science, 2010

Indicators trends for: A the state of biodiversity, B pressures upon it, C responses to address its loss, D the benefits human derive from it.

Barnosky et al., Nature, 2011

Securing natural capital and expanding equity to rescale

civilization Ehrlich P R et al., Nature, June 2012 Barnosky A D et al.. Nature June 2012

European Environment Agency

Le pillage de la planète Déforestation

science.nasa.gov/ P. Geluck

Lowland plant lag behind climate warming

Comparison of floristically (green) and climatically (red) reconstructed temperature trends 1965 - 2008. a, Trends in lowland forest plant communities (<500m a.s.l.). b, Trends in highland forest plant communities (500–2,600m a.s.l.). The thickness of lines shows the range of reconstructed temperature trends (n=1,000 trends). Dashed lines indicate the start of the contemporary climate warming period (1987–2008). Breaks in trends are due to no sample convergence for the years 1965 (in highland areas), 1972 and 1974 (in both lowland and highland areas).

Dupouey et al. 2004

R. Bertrand et al, Nature 2011, doi:10.1038/nature10548

Tracking habitat change: expected changes in the distribution of holm oak and beech in France in the 21st century

Differences in the climatic debts of birds and

butterflies at a continental scale

Devictor et al., Nature Climate Change, Jan 2012,

Figure 3 | European variations in the temporal trend of bird and butterfly CTI. The map shows the temporal trend of bird and butterfly CTI for each country. The height of a given arrow is proportional to the temporal trend and its direction corresponds to the sign of the slope (from south to north for positive slopes). The arrow is opaque if the trend is significant.

Birds and butterflies move less than temperature: to find new habitat! 33km for birds, 114 km for butterflies on 18 years. + 1°C and 249 km to North in Europe, accumulation of the climatic debt.

Molécules d’intérêt pharmacologique

Environ 50 % des molécules actives aujourd’hui utilisées en pharmacie sont extraites ou synthétisées à partir de produits naturels Plus de 23 000 produits ont été isolés d ’organismes marins et certains sont passés en utilisation courante : anticancer Ara-C (leucémie myélocytique aigüe et lymphome non-Hodgkin), anti-viral Ara-A (herpès), nucléosides isolés d ’éponges, bryostatine (de bryozoaire), antiviraux bactériens (anti-HIV)... Sondes moléculaires, 30 % des substances ont été trouvées chez les spongiaires, Anti-cancereux ,antibiotiques, antiviraux, anti-fungi, immunostimulants, immunosuppresseurs, facteurs, de croissance, régénérateurs osseux,.… outils moléculaires (polymérases, protéines de fluorescence… etc…) .

Régulation du cycle cellulaire et cancer

Vée et al., J. Cell Science, 2001

La phagocytose, les vagues calciques intra-cellulaires, le choc anaphylactique, les modalités de la transmission de l’influx nerveux, les bases moléculaires de la mémoire, les molécules-clé du cancer, le premier récepteur membranaire à un neurotransmetteur, la protéine de fluorescence verte de méduse, l’enzyme télomérase…

Onze Prix Nobel obtenus à partir de modèles aquatiques E Metchnikoff 1908

C Richet 1913

A Hodgkin 1963 A Huxley E Kandel 2000

T Hunt 2001

O von Warburg 1931

J W Szostak

O Shimomura 2008

C W Greider

EH Blackburn 2009

Valeur économique

de la Biodiversité

Usage Non-Usage

Valeur d’usage direct

Valeur d’Option Valeur d’usage

indirect Valeur

d’héritage Valeur

d’existence

Tangibilité

Directement utilisable

Avantages fonctionnels

Usage futur éventuel

Pour les générations futures

anthropocentrée et éocentrée

Consommation directe, usages productifs, récréatifs etc…

Fonction de protection et écologique

Conservation ou valeur de futures innovations

Habitats, écosystèmes, paysages, services

Tout niveau de biodiversité

Préférences révélées - directes (marchés, coût de restauration) –indirectes (coût de déplacement, coût évité…)

Préférences déclarées Consentement à payer Ou à recevoir)

(Fleur Gonzales 2009)

Biodiversité : quelle(s) valeur(s) ?

Conférence de Rio, juin 1992, Conférence de Johannesburg, août 2002, Conférence de Paris, janvier 2005, Conférence de l’Unesco, Paris janvier 2010 Rio + 20, juin 2012, Conférence Environnementale, Paris, sept 2012.

Terres rares minerals.usgs.gov/

Date d’épuisement des richesses exploitables au rythme de consommation actuelle

**

Consommation d’énergie annuelle par être humain (kW.h), moyenne mondiale de 1860 à 2010, détaillée par type de ressource. De bas en haut : Charbon, Pétrole, Gaz, Hydroélectricité, Nucléaire, Bois, Autres (éolien, solaire, biomasse, etc). Source BP & AIE 2012 & http://www.manicore.com/

Le taux d’accroissement du PIB, après une augmentation importante au cours des années 1950-1970 (Les « Trente Glorieuses ») connait une stagnation depuis vingt ans et se négative de plus en plus souvent. Données INSEE 2013. La principale question réside maintenant dans la possibilité de maintenir des valeurs nulles (c’est le cas du Japon depuis 20 ans) faute de quoi l’enchainement de chiffres de plus en plus négatifs, signera le recul économique et ses conséquences sociales historiquement classiques . Robert Costanza, 2013, « la croissance du PIB ne contribue plus à l’amélioration du bien-être ! Celui qui croit qu’une croissante exponentielle peut continer infiniment dans un monde fini est soit un fou soit un économiste ! Ne pas focaliser sur la croissance matérielle, mais sur le vivre mieux ! ».

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 500 1000 1500 2000

PIB/hab ($)

A. Madison OCDE 2006

PIB per capita (Monde)

0

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7000

0 2000 4000 6000 8000

Démographie (M)

0

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0 500 1000 1500 2000

Population (M)

économie / démographie

0

10

20

30

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0 500 1000 1500 2000

Energie consommée

per capita (kWh/j)

année

UNICEF 2004

dépenses de santé mortalité infantile

0

50

100

150

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250

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

NIG

SIE

CAM

PAK

VIE

CUB

FRA COL NOR USA

Dépenses de santé par habitant ($)

Tau

x d

e m

orta

lité

in

fan

tile

(‰

)

OCDE 2009

V. Paris, 2009 Division de la Santé

dépenses de santé mortalité évitable

DEU AUS AUT CAN

KOR DNK

ESP

USA

FIN

FRA

GRC

HUN

IRL

ISL ITA JPN

LUX

MEX

NOR NZL

NLD

POL

PRT

SVK

CZE

GBR

SWE

0

20

40

60

80

100

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Taux

de

mor

talit

é "é

vita

ble"

(/10

0000

)

Dépenses de santé par habitant (US$ PPP)

Cuba

NIG

ZAM

HAI

UN Overview 2004

démographie / espérance de vie

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Monde (ONU)

Démographie (Mds)

Ed

V m

on

dia

le (

an

nées)

0

5

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15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Energie per capita

(kWh/j)

Démographie (Milliards)

AIE / ONU DREES

énergie / démographie

Evolution conjointe de la démographie et de l’espérance de vie humaines selon l’énergie consommée per capita (moyennes mondiales) au cours des derniers siècles. À mesure que la consommation énergétique s’accroît, la démographie et l’espérance de vie augmentent ; cependant, leurs relations ne sont pas linéaires mais logistiques ou logarithmiques. La dernière période montre un relèvement de la surface des possibles, aboutissant à un rendement moins important de l’énergie dissipée dans le « système sapiens ». Ses gains d’espérance de vie sont alors plus faibles (source données : ONU, AIE 2012, méthodologie : Irmes, Marck et al., 2013), .

UN Overview 2004 Anne Lauvergeon, 2008

La 3ème révolution énergétique

énergie / espérance de vie

60

65

70

75

80

85

1945 1965 1985 2005

Apports énergétiques + 100% (1500 kCal) Performance + 33 % Taille + 10 % (15cm) Poids + 100% (30 kg) Espérance de vie + 120% (35 ans) Démographie + 700% (7Mds) Rendements végétaux + 1000% (70 q/h) Économie + 2000% (?) Connaissances + ??? %

19 - 20ème siècle

Optimisation des potentiels

© J F Toussaint

Très long terme : en aurons-nous le temps ?

Evolution des records du monde de vitesse. A : 400m nage libre féminin. B : Relai 4x100m nage libre masculin. C : 50km marche masculin. D : Haltérophilie

saut en longueur masculin

6,66,8

77,27,47,67,8

88,28,48,68,8

99,2

1885189519051915192519351945195519651975198519952005

multi-exponentiel par séries

© J F Toussaint, 2011

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

1920 1940 1960 1980 2000

lancer du poids féminin

-7%

fonction de Gompertz

records mondiaux

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030

Records mondiaux, progression, 3260 RM

Le Monde

8.8.8

G. Berthelot PLoS ONE 2008

0

20

40

60

80

100

120

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Mais

100m Féminin 1920 - 2013

10

10,5

11

11,5

12

12,5

13

13,5

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

(s)

Florence

F Griffith-Joyner

WR Indianapolis

JO 1988

La progression des 10 meilleures performances annuelles au cours du XXe siècle n’est interrompue que par les deux guerres mondiales. Leur croissance s’accélère entre 1950 et 1980. A partir du début des années 1990, on note un changement notable dans la dynamique avec un plafonnement des performances. Ces constats sont visibles sur l’ensemble des disciplines d’athlétisme, de natation, de cyclisme et d’haltérophilie.

Malgré des pressions sélectives très différentes, les évolutions des 10 meilleures performances chez le lévrier et le cheval montrent une croissance progressive des performances dont les maxima n’évoluent plus depuis deux décennies.

How unrealistic optimism is maintained in the face of reality ? Tali Sharot, Christoph W Korn,and Raymond J Dolan

Unrealistic optimism is a pervasive human trait that influences domains ranging

from personal relationships to politics and finance. How people maintain

unrealistic optimism, despite frequently encountering information that challenges

those biased beliefs, is unknown. We examined this question and found a marked

asymmetry in belief updating. Participants updated their beliefs more in response

to information that was better than expected than to information that was worse.

This selectivity was mediated by a relative failure to code for errors that should

reduce optimism. Distinct regions of the prefrontal cortex tracked estimation

errors when those called for positive update, both in individuals who scored high

and low on trait optimism. However, highly optimistic individuals exhibited

reduced tracking of estimation errors that called for negative update in right

inferior prefrontal gyrus. These findings indicate that optimism is tied to a

selective update failure and diminished neural coding of undesirable information

regarding the future. Nature Neuroscience, 14 (11), 1475-1480, 2011.

A. Marc

Températures et Marathons

Paris – Berlin – Londres – Boston – Chicago – New York

Marathon du Pôle – Marathon des Sables

Vainqueur

Tem

ps d

u v

ain

queur

2:00

2:30

3:00

3:30

4:00

4:30

5:00

-60 -40 -20 0 20 40 60

Température (°C)

optimum 10°C

L’humain et les milieux

Milieu intérieur humain osmolarité, 302 mOsm.l-1 100-105 mM de Cl-

138-142 mM de Na+

3-5 mM de K+

cellule rénale et fluide 3000 mOsm.l-1

L’eau de mer au large osmolarité, 1050 mOsm.l-1 560 mM de Cl-

450 mM de Na+

11 mM de K+

«extrême» : 2500 mOsm.l-1

1/3 EM = sérum physiologique

Science, avr 2010

Une priorité scientifique (comprendre sa genèse, ses fonctions et enrayer son érosion) Un enjeu économique (ressources biologiques et génétiques à valoriser et partager) Un enjeu éthique (droit à la vie des espèces) Un enjeu social (partage des valeurs et des avantages) (termes de la CDB)

Ce concept associe étroitement les sciences de la nature et celles de l’homme et de la société

D’un point de vue opérationnel, la biodiversité c’est :

J Blondel, 2007

Des gènes aux formes

Quelques animaux peuvent survivre sous forme de stades inactifs dans des conditions de températures défavorables ou de manque d’eau. Les limites sont exceptionnelles pour les nématodes, les tardigrades ou les œufs d’insectes capables de « repartir » après un séjour dans de l’hélium liquide à -269 °C !

S’inspirer ?

La vie, quelle entreprise* !

*R Barbault et J Weber, 2011

S’inspirer des formes, S’inspirer des mécanismes, S’inspirer des relations durables établies, Très grande interdisciplinarité.

Humilité, Harmonie, Partage et respect

Banyuls-sur-mer, déc 2012

L’Homme peut-il s’adapter

à lui-même ?

© Fayard, octobre 2010 © Quae, octobre 2012

canal-insep.fr

Colloque au MNHN, 29-30 oct 2010, « L’Homme peut-il s’adapter à lui-même ? », Fondation des Treilles, 7-11 nov 2011, « La biodiversité, état des lieux et perspectives », Colloque au MNHN, 12 sept 2012, « Adaptation, persistance, extinction », Colloque au MNHN, 10 déc 2012, « Systèmes bio-inspirés : une opportunité pour la transition écologique ? ».

1. Lutter contre le dérèglement climatique

2. Agir ensemble pour sauvegarder la biodiversité

3. Combattre les pollutions et préserver la santé

4. Faire de l’eau un enjeu partagé

5. Inventer la croissance écologique: le changement des mentalités, des modes de production et de consommation

6. Mettre en place une gouvernance internationale pour l’environnement

2 – 3 février 2007

Appel de Paris pour une ONUE

Conférence de Paris pour une gouvernance écologique mondiale

Banyuls, mai 2013

Espiritu Santo 2006 233 personnes dont 150 chercheurs, 2 navires de surface, 2 radeaux des cimes, 6 mois, 25 pays, > 1000 sp nouvelles 2,2 M €

Madang NiuGini, 2012