Pour introduire le concept d'homéodynamique en théorie des systèmes

Cahiers de systémique 2025, 7, p. 29-44 https://www.groupepsi.com/cahiers-de-systemique ISSN 2968-0190 DOI : https://doi.org/10.5281/zenodo.17312443 29 Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes Hugues PETITJEAN Maître de conférences en Physiologie animale et Neurosciences, Université de Strasbourg h.pe[email protected] Serge FINCK Responsable des études prospectives Groupe PSI [email protected] Patrick SCHMOLL Psychologue et anthropologue, directeur scientifique Groupe PSI [email protected] Résumé : Les systèmes ont pour première fonction d’assurer leur propre cohésion, ce qui les porte à une dynamique d’expansion, que la confrontation aux limites des ressources de leur environnement fait suivre par un processus d’effondrement. L’expansion comme l’effondrement peuvent évoluer par paliers, chacun de ces paliers constituant alors un état stable qui obéit localement et provisoirement à une homéostasie propre à cet état. Plusieurs auteurs, surtout en biologie, ont proposé le terme d’homéodynamique, alternativement à celui d’homéostasie, pour rendre compte de la dynamique des systèmes ouverts, autopoïétiques, qui ne reviennent pas à un état d’équilibre prédéfini, mais maintiennent néanmoins les facteurs nécessaires à leur pérennité. L’article a pour objet de conceptualiser le terme, en rappelant d’abord l’historique de ses emplois, pour en proposer une définition. Le terme permet en effet de regrouper un certain nombre de phénomènes qui participent au processus général qui le désignerait comme un concept-passerelle : les phénomènes d’états stables alternatifs, de seuil, de rupture, d’émergence… Ces phénomènes ont pu être théorisés isolément dans des champs disciplinaires différents, en particulier en mathématiques (théorie des catastrophes, théorie des bifurcations, notion d’attracteur) ou en écosystémique (modèle « ball-and-cup »). La convergence de ces modélisations dans un concept transdisciplinaire permet d’appliquer leurs apports depuis un domaine à de nombreux autres, de la biochimie aux sciences sociales, en passant par la médecine, la psychologie, le management des organisations. Abstract: Introducing the Concept of Homeodynamics in Systems Theory The primary function of systems is to ensure their own cohesion, which leads them to a dynamic of expansion, followed by a process of collapse when confronted with the limits of their environmental resources. Both expansion and collapse can evolve in stages, each of these stages constituting a stable state that locally and temporarily obeys a homeostasis specific to that state. Several authors, especially in biology, have proposed the term homeodynamics as an alternative to homeostasis to describe the dynamics of open, autopoietic systems that do not return to a predefined state of equilibrium but nevertheless maintain the factors necessary for their sustainability. The purpose of this article is to conceptualise the term, first by reviewing its historical uses, and then by proposing a definition. The term can be used to group together several phenomena converging in a general process that would designate it as a bridge concept: the phenomena of alternative stable states, thresholds, ruptures, emergence, etc. These phenomena have been theorised separately in different disciplinary fields, particularly in mathematics (catastrophe theory, bifurcation theory, the concept of attractors) and ecosystemics (the ‘ball-and-cup’ model). The convergence of these works into a transdisciplinary concept allows their contributions to be applied from one field to many others, from biochemistry to social sciences, including medicine, psychology, and management. H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 30 Mots-clés : Homéodynamique – Théorie des systèmes – Homéostasie – Ball-and-cup – État alternatif stable – Bifurcations – Hystérésis – Théorie des catastrophes – Expansion – Effondrement. Key-words: Homeodynamics – Systems theory – Homeostasis – Ball-and-cup (model) – Alternative stable states – Bifurcations – Hysteresis – Catastrophe theory – Expansion – Collapse. 0. INTRODUCTION Un précédent travail (Petitjean, Finck & Schmoll 2024) nous a conduits à relativiser la portée du concept d’homéostasie en systémique. Les systèmes ont pour première fonction d’assurer leur propre cohésion, mais celle-ci ne se traduit pas nécessairement par le maintien ou le retour de leurs caractéristiques autour de valeurs stables. Ils sont davantage portés par la logique de leur fonctionnement à une dynamique d’expansion, que la confrontation aux limites des ressources de leur environnement fait suivre par un processus d’effondrement. L’homéostasie se présente donc comme une solution parmi d’autres (telles que la mise en dormance, la reproduction, l’adaptation…) qui permet au système de contourner le destin auquel l’expose cette succession de phases d’expansion et d’effondrements, à savoir l’extinction. Le présent article a pour objet de nuancer les conclusions de ce précédent travail, car l’expansion et l’effondrement, processus sur lesquels il insistait, ne se présentent pas nécessairement comme continus. L’expansion comme l’effondrement peuvent évoluer par paliers, chacun de ces paliers constituant alors un état stable qui obéit localement et provisoirement à ce que l’on peut considérer comme une homéostasie propre à cet état. Pour spécifier cette dynamique qui fait passer le système par différents états stables, nous proposons de reprendre le terme d’homéodynamique, que l’on rencontre régulièrement chez plusieurs auteurs, surtout en biologie, utilisé alternativement à celui d’homéostasie. Il permet chez ces auteurs de rendre compte de l’homéostasie des systèmes ouverts, autopoïétiques, qui ne reviennent pas à un état d’équilibre prédéfini (la notion de « milieu intérieur » de Claude Bernard 1878-79), mais maintiennent néanmoins les facteurs nécessaires à leur pérennité. En explorant les usages de ce terme, on se rend compte cependant qu’il n’est pas clairement défini, et semble surtout servir à éviter le concept d’homéostasie, lequel serait limité aux systèmes fermés (typiquement des machines telles que l’homéostat de W. Ross Ashby). Or, le concept d’homéostasie n’est pas si restrictif que l’on ait besoin de lui trouver un substitut. Comme le souligne Mathieu Arminjon (2014), Walter B. Cannon était médecin et, en proposant le concept d’homéostasie (Cannon 1932), ne le réduisait pas à la notion de milieu intérieur de Claude Bernard. Il reste que la plupart du temps, le terme homéodynamique est employé comme un quasi synonyme d’homéostasie. Cette faiblesse de la conceptualisation, maintenant la définition dans un halo, est cause que son emploi est par surcroît épisodique, rarement repris par d’autres auteurs, avec un phénomène remarquable : il est de ce fait oublié avant que d’autres le reprennent qui, faute de références, se l’arrogent parfois comme s’ils l’avaient inventé. Il s’agit donc dans les lignes qui suivent de revisiter l’historique et les emplois du terme, d’en resituer au passage les paternités, pour en proposer une définition. Le terme permet en effet de regrouper un certain nombre de phénomènes qui participent au processus général qui le désignerait comme un concept-passerelle : les phénomènes d’états stables alternatifs, de seuil, de rupture, d’émergence… Ces phénomènes ont pu être théorisés isolément dans des champs disciplinaires différents, en particulier en mathématiques (théorie des catastrophes, théorie des bifurcations, notion d’attracteur) ou en écosystémique (modèle « ball-and-cup » permettant de visualiser les états stables alternatifs). La convergence de ces modélisations dans un concept transdisciplinaire permet d’appliquer leurs apports depuis un domaine à de nombreux autres, de la biochimie aux sciences sociales, en passant par la médecine, la psychologie, le management des organisations… 1. HISTORIQUE DU TERME 1.1. Étymologie Le terme homéodynamique associe les racines homéo– et –dynamique, respectivement empruntés au grec ὅμοιος homoios, « semblable », et δυναμικος dynamikos, « fort, puissant ». Dans son acception contemporaine, il est en fait construit par référence aux termes « homéostasie, homéostatique », principalement pour s’en différencier : H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 31 il souligne ainsi un processus dynamique et non statique, le maintien du « semblable » passant paradoxalement par un changement. 1.2. Premières occurrences Le terme semble apparaître pour la première fois au frontispice d’un ouvrage de médecine publié en 1869 par le Dr Hilarion Huguet, et réédité en 1887 (Huguet 1869). Dans cet « Exposé de médecine homéodynamique », l’auteur énonce une « loi de similitude fonctionnelle et curative » qui soutient que la force d’un remède réside dans la similitude entre la tendance du remède et celle de la fonction vitale réactionnelle ou curative que l’organisme oppose naturellement à la maladie. D’où l’étymologie « force du semblable ». L’auteur situe son propos dans le débat entre médecine homéopathique et médecine allopathique, débat que son approche permettrait de dépasser. Il discute les principes de l’homéopathie inventée en 1796 par Samuel Hahnemann. L’homéopathie prétend utiliser des substances qui si elles étaient concentrées provoqueraient les mêmes symptômes que la maladie, et elle procède par dilution de ces substances. Le terme « homéodynamique » est manifestement construit par référence à celui d’homéopathie, mais pour s’en différencier. La médecine homéodynamique de Huguet se distingue cependant également de l’allopathie, en agissant dans le sens des réactions équilibrantes (le mot homéostasie n’existe pas encore), en accompagnant la guérison naturelle plutôt qu’en opposant à la maladie une force contraire qui risquerait de nuire en même temps aux processus naturels sous forme d’effets secondaires. Après 1890 et jusqu’en 1950, il n’y a pratiquement plus aucune occurrence du mot dans la base des sources imprimées de Google Books. 1.3. Occurrences associées au concept d’homéostasie (décennie des années 1950) En 1926, Walter B. Cannon introduit le concept d’homéostasie, qu’il développe dans son ouvrage le plus connu, The Wisdom of the Body (1932). Dans le sillage du succès de ce concept, l’adjectif « homeodynamic » réapparaît dans la littérature scientifique anglophone dans les années qui suivent l’après-deuxième guerre mondiale. Les occurrences ne sont pas nombreuses, elles concernent la biologie, principalement l’endocrinologie. Simon Rodbard, dans un travail portant sur la régulation par l’hypothalamus de la température du corps et de la pression sanguine, utilise le terme pour désigner l’adaptation du milieu intérieur soumis à des contraintes multiples (Rodbard 1948). Henry S. Kaplan (1954) parle d’un « équilibre homéodynamique » (« homeodynamic equilibrium ») impliqué dans l’étiologie et la pathogénie des leucémies, équilibre dans lequel les hormones jouent un rôle important. Frederick Francis Yonkman et Frank L. Mohr (1954) énoncent que le nombre des composants dans les fluides circulants du corps reflète l’équilibre homéodynamique (« homeodynamic balance ») entre les facteurs régulant la production et la libération des cellules par les organes et tissus (« tissue sites ») quand ils s’opposent aux forces influant leur élimination. Ces exemples d’emplois indiquent un sens très proche de celui d’homéostasie, avec l’intention de souligner le caractère dynamique d’un processus plus complexe qui implique plusieurs circuits de régulation. Le terme, toujours utilisé comme adjectif, ne désigne pas un concept vraiment différent de celui d’homéostasie, seulement une nuance, et son usage, très momentané, connaît une éclipse en biologie à la fin de la décennie. Il ne sera réintroduit dans ce champ que quarante ans plus tard. 1.4. Formulations théoriques éparses dans le champ des relations humaines Le phénomène de l’homéostasie est assimilé par la cybernétique naissante, ce qui permet des transpositions des concepts vers les champs des sciences humaines, et notamment l’approche des collectifs humains : la famille et l’organisation. On retrouve donc dans le même mouvement le terme homéodynamique utilisé par des psychothérapeutes et des spécialistes de l’éducation et de la formation, cette fois avec l’idée de désigner un processus qui va plus loin que la simple homéostasie. Mais ces mentions sont sans lien les unes avec les autres, et n’auront pas de lendemain. Nathan Ackerman (1908-1971) est dans les années 1950-1970 un des pionniers importants des thérapies familiales. Psychiatre formé à la psychanalyse, il est influencé par les approches systémiques et est connu pour son approche psychodynamique de la famille comme une unité. Une famille saine obéit à un « principe homéodynamique », impliquant à la fois homéostasie et changement. L’équilibre homéostatique résulte d’une complémentarité des rôles et des relations entre membres de la famille, qui assure structure et stabilité contre l’incertitude et le chaos H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 32 familial. Cette homéostasie est dynamique, au sens où elle doit s’adapter aux changements en fonction de situations nouvelles à laquelle la famille est confrontée, et à mesure que ses membres prennent de l’âge (provoquant des renversements de rôles) (Ackerman 1958). La formulation de ce « principe homéodynamique » ne sera cependant pas reprise dans le champ des thérapies systémiques après la disparition de son auteur survenue en 1971. Quelques auteurs le reprennent dans le domaine de la formation pour adulte. Robert J. Blakely (1915-1994), journaliste, écrivain et enseignant en éducation des adultes intitule même l’un de ses ouvrages Vers une société homéodynamique (Blakely 1965). On doit aussi mentionner l’ouvrage de Martha E. Rogers (1970) qui tente de fonder une théorie des soins infirmiers basée sur une conception holistique comme « science de l’être humain unitaire » et une extension du champ du « nursing » en tant que toute pratique visant le bien-être des humains (science of unitary human beings). La formulation de cette théorie, absconse, a été épinglée par Alan Sokal (2004). Certains auteurs se réclament de ce courant dans le titre de leurs ouvrages (Koffi 2021). 2. LA FORMATION D’UN CONCEPT EN BIOLOGIE Il faut attendre une trentaine d’années pour qu’au tournant du millénaire le terme soit à nouveau proposé, et cette fois-ci repris dans le débat scientifique, d’abord en biologie. 2.1. Rendre compte de la dynamique des systèmes vivants Il semble qu’on doive à F. Eugene Yates (1927-2015) de réintroduire le terme d’homéodynamique dans la formulation d’une approche théorique générale des systèmes vivants. Ses contributions s’inscrivent explicitement dans le courant systémique : il organise notamment des colloques internationaux d’importance, dont l’un, à Dubrovnik en 1979, porte sur les systèmes autoorganisés, thématique sur laquelle il dirigera par la suite un ouvrage collectif (Yates 1987). Dans un article théorique paru en 1994, Eugene Yates propose d’approcher la dynamique des systèmes vivants à travers le concept qu’il propose sous le terme d’homéodynamique. Le terme vise à rendre compte de la stabilité des systèmes complexes, qui se maintiennent tout en se développant et en évoluant. Eugene Yates se réfère aux travaux antérieurs d’Arthur S. Iberall (1972) qui utilisait le terme « homéokinétique ». Arthur Iberall avait proposé une « Théorie générale des organisations vivantes » qui n’avait connu qu'un succès très modeste. En écho à la théorie du « milieu intérieur » de Claude Bernard et de l’homéostasie de Walter Cannon, Iberall exposait sa théorie « homéokinétique » des stationnarités dynamiques de la matière vivante et, dans une perspective systémique, y introduisait les notions d’unités coopératives et d'interactivité dynamique entre ces unités. Eugene Yates reprend ces idées en préférant le terme « homéodynamique » qu’il juge plus exact. Ce qu’il finira par la suite (Yates 2008) par présenter comme son apport personnel d’un concept-clé : tel est le destin des mots que l’on croit inventer parce qu’ils ont été oubliés. Sans référence à Yates, le terme est relancé par Steven P. Rose (1997) dans un autre cadre, celui du débat introduit par l’enthousiasme excessif pour la génétique et les positions ultra-darwinistes de l’époque, qui voient la vie déterminée par l’ADN. Steven Rose rappelle que François Jacob et Jacques Monod ont montré que des bactéries qui sont a priori incapables de métaboliser le lactose peuvent, dans un environnement ne proposant que du sucre, désinhiber l’expression des gènes qui permettent de synthétiser l’enzyme nécessaire (Jacob & Monod 1961). Le programme génétique doit donc admettre une certaine plasticité pour maximiser les capacités adaptatives de l’organisme à son environnement. Steven Rose est de ce fait critique sur ce que le concept d’homéostasie implique si on l’entend au sens étymologique de « rester le même » : il n’y a pas de constance du milieu intérieur, c’est le changement qui est constant. Pour rendre compte du dynamisme biologique, Rose propose alors de substituer au terme d’homéostasie celui d’homéodynamisme, qui serait selon lui plus approprié. Mathieu Arminjon, qui a consacré plusieurs travaux à Walter Cannon et à l’histoire du concept d’homéostasie, admet que l’analyse de Steven Rose est intéressante en ce qu’elle met l’accent sur la rupture d’équilibre impliquée par les conduites adaptatives (Arminjon 2014). Mais il estime que le terme d’homéostasie rend déjà compte d’une telle adaptabilité. De formation médicale, Cannon n'ignorait pas que les organismes grandissent, tombent malades et meurent. Steven Rose, comme de nombreux autres auteurs, néglige la spécificité conceptuelle de la notion d’homéostasie en la réduisant au concept de « milieu intérieur » de Claude Bernard. Pour Cannon (1935), la viabilité de l’organisme est mise à l’épreuve à l’approche de valeurs-seuils qui ne sont pas données a priori, mais résultent du H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 33 jeu de contraintes antagonistes multiples, endogènes et exogènes. La variabilité caractérise bien le modèle homéostatique, de sorte que Mathieu Arminjon doute qu’il soit utile d’introduire un terme tel que celui d’homéodynamisme, pour suppléer les prétendues limites fixistes du modèle homéostatique. La discussion terminologique est cependant lancée. Antonio Damasio (2003), qui utilise le terme, selon lui « commode », d’homéostasie pour désigner l’ensemble des régulations au sein de l’organisme et la régularité du vivant qui en résulte, se réfère à son tour à Steven Rose (1997) pour préciser en note que le terme homéodynamique est plus approprié parce qu’il suggère le processus qui vise un ajustement plutôt qu’un point d’équilibre fixe (Damasio 2003, note 5 du chapitre 2). Pour autant, le terme n’est pas davantage défini et différencié. 2.2. Usage du terme en biogérontologie Suresh Rattan, chercheur en biogérontologie, reprend le terme d’homéodynamique, préférentiellement à celui d’homéostasie et lui aussi en référence à Steven Rose, pour décrire les mécanismes biologiques du vieillissement. Il est connu pour ses travaux sur l’influence de l’hormèse pour retarder le vieillissement biologique (Rattan 2000). L’hormèse est une stimulation des défenses biologiques d’un organisme vivant, en réponse à une faible dose de toxines ou d’un autre agent générateur de stress. Du fait de ce mécanisme, certains toxiques naturels ou agents polluants peuvent avoir un effet opposé suivant que la dose reçue est faible ou forte, unique et brève ou répétée. Des agents qui, en quantité normale, ou à faible quantité mais de façon répétée (stress chronique), provoquent des dommages cellulaires et moléculaires, peuvent susciter, s’ils sont administrés brièvement, une réponse adaptative de l’organisme, positive dans la mesure où le système immunitaire s’en trouve stimulé. Rattan étudie cet effet dans la perspective de retarder le vieillissement grâce à de petits stress bénéfiques, médicamenteux, mais aussi physiques et psychologiques (effort intense, privation de nutriments dans le jeûne, exposition aux températures extrêmes dans le sauna, apnée ou hyperventilation). Dès 2002, à la recherche des principes généraux du vieillissement biologique, Rattan reprend le terme d’homéodynamique de Steven P. Rose (1997) pour désigner les chemins par lesquels certains gènes conduisent l’organisme en incapacité de répondre aux stress à involuer vers des états successifs d’équilibre dans lesquels les échanges à l’intérieur et avec l’extérieur sont réduits (Rattan 2003). Le terme apparaît pour la première fois en titre d’un de ses articles en 2007 pour discuter l’homéostasie à propos du vieillissement (Rattan 2007). Le vieillissement est une notion relative : on doit considérer qu’il intervient à partir du moment où l’on dépasse l’âge normal de l’espérance de vie attendue de notre espèce. La génétique détermine la croissance de l’organisme, mais il n’y a pas de programme génétique qui détermine l’exacte durée du vieillissement. La croissance va jusqu’à un point de stabilité à partir duquel on commence à vieillir. Ce moment de stabilité (correspondant à la maturité) est désigné par Suresh Rattan comme « espace homéodynamique » : à partir de ce moment de stabilité de la croissance, le vieillissement est le rétrécissement progressif de l'espace homéodynamique, qui conduit à une zone de vulnérabilité accrue et à l'apparition de maladies liées à l'âge. Trois caractéristiques de l’espace homéodynamique sont : – la réponse effective au stress – le contrôle et la gestion des dommages – le remodelage et l’adaptation constants Le renforcement de l’espace homéodynamique intervient notamment grâce à l’hormèse. 2.3. La formalisation du concept David Lloyd, Miguel A. Aon et Sonia Cortassa (2001), se référant à la théorie des systèmes dynamiques appliquée aux systèmes biologiques (Rosen 1970) et aux travaux autour de Yates (1987) introduisent à leur tour le terme pour décrire la capacité des systèmes biologiques à s’autoorganiser sur certains points de bifurcation où ils perdent leur stabilité. Ils montrent alors des comportements possiblement différents de l’homéostasie stricto sensu. Ils peuvent faire retour à l’état d’équilibre, mais ils peuvent aussi présenter des comportements complexes avec des caractéristiques émergentes : glissements entre deux états d’équilibres, passages de seuil, vagues, gradients, renforcements mutuels, comportement périodiques (cycliques) ou chaotiques. Ces processus interviennent à différentes échelles d’espace et de temps, depuis les processus rapides moléculaires dans les membranes jusqu’aux échelles de l’évolution des espèces. Lloyd & al. donnent l’exemple des états oscillatoires et des mouvements périodiques dans les systèmes biologiques, à des échelles qui vont du potentiel d’action dans les neurones jusqu’aux cycles menstruels. Ils introduisent notamment une modélisation géométrique qui reprend la figure du « ball-and-cup » (voir plus loin § 3.3) : l’idée qu’un système présente plusieurs bassins d’attraction qui permettent de se représenter le système dans son entier comme une influence mutuelle entre différents attracteurs entre lesquels il navigue. H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 34 L’existence de points de bifurcation a été reprise par Ikegami et Suzuki (2008) et par Oka & al. (2015) qui reprennent le terme d’homéodynamique, ou d’homéostasie dynamique, pour établir que le comportement d’Internet est comparable à celui du cerveau humain 3. UN CONCEPT-PASSERELLE PERMETTANT LA CONVERGENCE DE THÉORIES ISSUES DE DISCIPLINES DIFFÉRENTES 3.1. Proposition de définition L’intérêt de proposer le concept d’homéodynamique en approche systémique est de réaliser une passerelle entre des domaines de recherche et d’interventions très distants, dans une perspective transdisciplinaire qui va de la biologie à l’écologie et aux sciences humaines et sociales. Le terme d’homéostasie a pu opérer dans ce sens par le passé, mais les auteurs que nous avons cités insistent tous sur la nécessité d’identifier des processus qui ne recherchent pas un retour à un équilibre fixe, mais un ajustement à des conditions internes et externes qui l’éloignent de l’état d’équilibre. De ce point de vue, alors que le terme d’homéostasie réfère aux approches systémiques de première et deuxième générations (cybernétique du premier et du deuxième ordre), dans lesquelles l’accent est mis sur la capacité du système à maintenir un état stable, le terme d’homéodynamique réfère à une nouvelle génération d’approches qui, depuis une vingtaine d’années, mettent l’accent sur la façon dont les systèmes changent en évoluant d’un état vers un autre, voire se transforment en un autre système. À ce point de l’exposé, il devient pertinent de proposer une définition du terme « homéodynamique ». L’homéodynamique désigne la dynamique d’un système caractérisé par différents états stables par lesquels il peut passer, et éventuellement revenir, chaque état obéissant localement et provisoirement à une homéostasie propre à cet état, et le basculement d’un état à un autre s’effectuant de manière discontinue (non linéaire). L’adjectif homéodynamique qualifie un tel système, pour le distinguer d’un système homéostatique qui ne présente qu’un même état stable (ou bassin d’attraction). Il désigne également le type d’approche méthodologique que l’on peut appliquer à l’étude d’un tel système. 3.2. Lien avec la théorie des états stables alternatifs L’écosystémique est certainement l’un des principaux domaines avec lesquels le concept d’homéodynamique permet des passerelles. L’étude des écosystèmes a conduit à la formulation de la théorie des états stables alternatifs, décrivant la pluralité des états d’équilibre auxquels peut aboutir un écosystème en fonction de conditions environnementales changeantes. Cette théorie a été initialement proposée par Richard C. Lewontin (1969), et plus largement développée par d’autres dont Crowford S. Holling (1973). Alors que les conceptions classiques considèrent une évolution continue des écosystèmes en fonction des conditions environnementales, la théorie des états stables alternatifs repose sur l’observation que les systèmes résistent en fait aux perturbations extérieures, jusqu’à un certain point, seuil au-delà duquel ils basculent vers un autre état. Ils se maintiennent alors dans ce nouvel état stable jusqu’à ce que de nouvelles perturbations, soit le fassent basculer dans un troisième état, soit le fassent revenir dans l’état précédent, mais là aussi, seulement après une phase de résistance jusqu’à un certain seuil : c’est le phénomène d’hystérésis (voir plus loin § 3.4). Holling montre qu’il existe plusieurs domaines d’attraction possibles dans un écosystème, et que les perturbations extérieures (abiotiques, biotiques ou anthropiques) induisent un déplacement du système d’un domaine d’attraction à un autre. De manière intéressante pour l’application à une réflexion épistémologique, il observe à l’époque que peu de théories ont été formulées sur le sujet, ce qu’il attribue au fait que les modèles écosystémiques s’intéressent davantage aux situations proches de l’équilibre, plus faciles à modéliser (Holling 1973). 3.3. Un modèle heuristique : Ball-and-cup On attribue fréquemment à Holling (1973) la paternité du modèle « ball-and-cup », bien qu’il n’utilise pas le terme, et que la métaphore ait une histoire plus ancienne en biologie (Lamothe & al. 2019, Petitjean 2025). Mais le modèle H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 35 doit sa popularité à ce qu’il est utilisé précisément en écosystémique par les scientifiques et les ingénieurs pour décrire les dynamiques de changements d’états dans un système. La dynamique d’un système est visualisée comme une balle parcourant un relief de creux et de crêtes, en deux dimensions (une ligne avec des courbures, fig. 1) ou trois dimensions (fig. 2). Fig. 1 Fig. 2 Les différentes positions de la balle représentent les différents états possibles du système. Les creux ou « bassins d’attraction » représentent des états stables, et les pentes entre les bassins représentent les transitions entre ces états. Lorsque la balle est dans un bassin, le système est stable : il ne passera dans un autre état qu’à la faveur d’une perturbation. Le modèle a des vertus didactiques : il permet de visualiser, en faisant varier la profondeur des bassins et l’inclinaison des pentes, les différentes contraintes et possibilités qui forcent le système à rester ou revenir à son équilibre initial ou à passer, selon différents parcours, dans d’autres états d’équilibre. Mais au-delà de son intérêt heuristique, le modèle a une portée théorique, voire prédictive. Hugues Petitjean, dans ce même numéro, argumente en ce sens sur l’exemple de la modélisation des phénomènes de stress et de résilience (Petitjean 2025). Le modèle permet aussi de visualiser la nature des perturbations qui peuvent affecter le système. Un mouvement de la balle qui résulte de la force qui lui est appliquée pour passer une crête exprime une modification des variables, tandis qu’un mouvement qui résulte d’une modification du relief exprime une modification des paramètres (Figure 3) (Beisner & al. 2003). H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 36 Fig. 3 : d’après Beisner & al. 2003 3.4. Hystérésis, bifurcations et catastrophes Les passages d’un état stable à un autre présentent la caractéristique de s’effectuer de manière non linéaire. Ces situations dans lesquelles le système est loin de l’équilibre sont difficiles à modéliser. Elles ouvrent un champ de recherche encore peu exploré pour comprendre le comportement des systèmes dans ces moments de perturbation et de bascule. Plusieurs concepts et théories peuvent être convoqués à cet endroit. Marten Scheffer (1990) s’intéresse au concept d’hystérésis qui permet de rendre compte de ce que les systèmes peuvent rester un certain temps dans un état stable malgré les perturbations, avant de basculer dans un état alternatif une fois qu’un seuil est dépassé. L'hystérésis décrit le phénomène de retard entre une cause et sa conséquence. Plus précisément, elle désigne une situation où l'état final d'un système dépend non seulement de sa condition actuelle, mais également du chemin emprunté pour atteindre cet état. Dans le cadre du modèle « ball-and-cup », l’hystérésis peut être visualisée par la différence entre l’intensité de deux perturbations nécessaires pour faire passer la balle d’un bassin d’attraction à un autre, puis pour la ramener dans son état initial. Par exemple, si la balle est initialement située dans un bassin peu profond et qu’une perturbation d’intensité ΔX1 est appliquée, celle-ci peut suffire à la faire basculer dans un bassin adjacent plus profond. Pour ramener la balle à son bassin d’origine, une perturbation de plus grande intensité ΔX2 est généralement nécessaire. L’écart entre ces deux seuils, ΔX1 et ΔX2, correspond alors à l’hystérésis (fig. 4). Le concept d’hystérésis a été utilisé dans des domaines et des disciplines très distants. En sociologie, par exemple, Pierre Bourdieu donne l’exemple de l’hystérésis de l’habitus de certains groupes sociaux : malgré les transformations de leur environnement économique et social, les groupes sociaux ont tendance à maintenir leur habitus, ce qui explique leurs résistances, un retard de l’adaptation, et parfois l’échec de cette dernière et leur disparition (Finck 2025). H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 37 Fig. 4 Les transitions se produisent lorsqu’un paramètre du système dépasse un certain seuil critique, induisant un basculement rapide et radical vers un nouvel état. Ce phénomène est représenté dans le modèle ball-and-cup par le franchissement d’un col entre deux bassins d’attraction. La théorie des bifurcations permet de décrire mathématiquement ces points de basculement, où le système change de comportement de manière qualitative en réponse à des variations de paramètres. Une bifurcation peut être définie comme une situation sensible dans laquelle de petits changements dans les paramètres du système entraînent un passage d’un état stable à un autre, phénomène de non-linéarité inhérent aux systèmes complexes. Présentée comme une branche de la théorie des bifurcations, la théorie des catastrophes proposée par René Thom (1972) explore le comportement des systèmes pour lesquels de légères variations de certaines conditions d’entrée peuvent engendrer des modifications importantes et parfois imprévues. Thom a ainsi décrit plusieurs types de catastrophes, telles que les « sauts » entre états stables ou les transitions entre domaines d’attraction. Ces transitions se produisent lorsqu’un paramètre du système dépasse un certain seuil critique, induisant un basculement rapide et radical vers un nouvel état. 4. EXEMPLES D’APPLICATIONS L’intérêt d’un concept est de pouvoir s’appliquer à des domaines de recherche différents, voire distants : c’est particulièrement vrai en théorie des systèmes qui est une approche résolument transdisciplinaire. Il permet des passerelles entre disciplines en ce sens que les connaissances produites par une discipline, traduites dans un concept général, peuvent être utilisées par analogie, via ce concept, dans une autre discipline, pour ouvrir un angle de vue nouveau, des pistes de recherche, voire des interprétations nouvelles de résultats existants. En considérant par exemple que les états stables alternatifs d’un écosystème ou le processus biologique du vieillissement présentent une parenté de structure, un « air de famille » désignable sous un même terme, on peut appliquer ce terme à d’autres situations dans d’autres domaines scientifiques pour identifier un modèle, formuler des hypothèses, des réflexions théoriques, voire discerner des applications pratiques. 4.1. Retour sur la psychologie du développement Les travaux précités de Suresh Rattan en gérontobiologie suggèrent que la théorie des états stables alternatifs peut s’étendre à l’observation du développement de l’individu, biologique, mais aussi psychologique, dans la mesure où celui-ci, de la naissance à la mort, passe par des états successifs. C’est ainsi que la perspective homéodynamique permet de réinscrire les travaux de psychologie du développement dans une lecture systémique, à travers le concept des « stades de développement ». De nombreux auteurs qui se sont intéressé à l’observation des humains en train de grandir (les enfants), puis de mûrir et vieillir, ont formulé leurs analyses en termes de stades, de paliers ou d’étapes. On pense en particulier aux stades oral, anal et génital de Sigmund Freud, aux « positions » schizoïde-paranoïde et dépressive de Mélanie Klein, aux stades du développe- H. Petitjean, S. Finck & P. Schmoll : Pour introduire le concept d’homéodynamique en théorie des systèmes 44 Sokal A. (2004), Pseudoscience and Postmodernism. Antagonists or Fellow-Travellers?, in G.G. Fagan (2006), Archaeological Fantasies: How Pseudoarchaeology Misrepresents the Past and Misleads the Public, London, Rootledge, p. 286-361. Tr. fr. (2005), Pseudosciences et postmodernisme. Adversaires ou compagnons de route ?, Paris, Odile Jacob. Servigne P. & Stevens R. (2015), Comment tout peut s'effondrer : Petit manuel de collapsologie à l’usage des générations présentes, Paris, Seuil. Tainter J. (1988), The Collapse of Complex Societies, Cambridge, Cambridge University Press. Tr. fr. (2013), L’effondrement des sociétés complexes, Paris, Le Retour aux Sources. Thom R. (1972), Stabilité structurelle et morphogénèse. Essai d’une théorie générale de modèles, New York NY, W.A. Benjamin. Van Geert P., Dynamic Systems of Development, New York, Harvester, 1994 Yonkman F.F. & Mohr F.L. 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