Bio-Tremplins : la biologie vit et évolue. L'enseignement aussi: Recherche fondamentale : beaucoup paraissent d’intérêt douteux, 7 qui ont débouché sur des applications décisives

La recherche fondamentale n'a plus vraiment bonne presse. La tendance — encouragée notamment par les organismes de financement (FNS, ANR, NIH, fondations privées) — est de privilégier les projets à retombées immédiates. La recherche fondamentale demeure l'un des moteurs les plus puissants de l'innovation. Le retour pour la société dépasse largement l'investissement initial (on cite souvent comme estimation qu'elle rapporte à long terme 7$ pour chaque $ investi). Parce qu'elle exige du temps et ne promet pas de bénéfices rapides, elle attire peu le secteur privé. D'où la nécessité d'un soutien public durable : sans financements stables et de long terme, une grande partie des avancées décisives de ces dernières décennies n'aurait tout simplement pas émergé.

Il est impossible de dire quelles applications futures seraient perdues en cas de coupes, mais l'histoire - comme l'illustre par exemple Marshall (2025) qui montre que parmi les recherches sans application d'hier, certaines ont fini par structurer des pans entiers de la technologie, de la médecine et même obligé à réviser nos modèles explicatifs scolaires.

Bien sûr, d'innombrables autres recherches "farfelues", en apparence, d'innombrables autres recherches n'ont laissé aucune trace. Mais c'est précisément parce qu'on les a autorisées, encouragées, financées, que parmi elles quelques perles ont pu émerger — souvent très longtemps après.

Jacques Dubochet, prix Nobel de chimie 2017, en donne un exemple savoureux dans sa conférence Nobel. Lorsqu'il soumet, avec ses collègues, les premiers résultats fondateurs de la cryomicroscopie électronique, les reviewers les rejettent sèchement : « L'eau ne fonctionne tout simplement pas comme ça ». Dubochet résume dans sa conférence Nobel de 2017, avec l'humour qu'on lui connait:« As a consequence of the accepted impossibility of vitrifying water, the report of our observation was rejected from publication. » (p. 206).
Après coup, il semble évident que cette publication aurait dû être acceptée. Mais sur le moment, distinguer parmi des centaines d'article farfelus celui qui annonce une avancée majeure n'a rien de trivial. Les éditeurs de Nature et Science ont admis qu'une fois sur deux, le processus éditorial a rejeté des travaux qui ont ensuite valu un prix Nobel. On pourrait aussi dire que c'est remarquable d'avoir su repérer une fois sur deux les perles dans l'avalanche d'article qui leur sont soumis. De plus, n'oublions pas que ce sont d'autres chercheurs du domaine qui relisent et recommandent l'acceptation ou le rejet : ils ne sont pas toujours prêts à accueillir des résultats qui bousculent profondément leur champ.

JTS se demande : combien de nos élèves qui deviendront de brillants scientifiques avons-nous su repérer parmi les élèves élèves étranges, aux questions invraisemblables, timides ou trublions qui voulaient toujours savoir sur la base de quoi nous leur disions ça ?

Nature a sélectionné "7 recherches fondamentales qui ont changé le monde".

Dans une NEWS FEATURE Marshall, (2025) a sélectionné des recherches fondamentales qui ont paru futile mais ont contribué à des applications cruciales. encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici
JTS vous en donne un aperçu et les commente dans la perspective de l'enseignement des sciences… Mais encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici

Voici une synthèse rapide de chaque découverte, en partant de la recherche fondamentale et comment elle conduit à des applications ultérieures. Avec, bien sur, la référence de l'article et des suggestions d'usage en classe.

1. Des Bactéries dans une source chaude à la PCR

A man standing by a green hot spring pool with steam rising from it, surrounded by coniferous trees.

Dans les années 1960, le microbiologiste Thomas Brock explorait les sources chaudes du Yellowstone (ci- contre Mushroom Spring in Yellowstone National Park in 1967Credit: Thomas Brock/USGS Source Marshall, (2025). , convaincu qu'elles abritaient des micro-organismes capables de survivre à des températures extrêmes. Avec son étudiant Hudson Freeze (ça ne s'invente pas !), il isole une bactérie inconnue, Thermus aquaticus, qui prospère au-delà de 70 °C Freeze & Brock (1970). Quelques années plus tard, d'autres équipes y découvrent une enzyme remarquable : la Taq polymérase. Active dès ~60 °C, optimale autour de 72 °C et capable de supporter les ~95 °C nécessaires pour séparer les deux brins d'ADN, elle s'avère être exactement ce qu'il fallait au biochimiste Kary Mullis pour mettre au point la réaction en chaîne par polymérase (PCR). Simplement par trois étapes de chauffe /refroidissement successives : dénaturation (~95 °C), hybridation (50–65 °C) et extension (~72 °C). À chaque cycle, la quantité d'ADN double — un procédé devenu central en médecine, en recherche et en criminalistique. Nous en avons tous entendu parler lors de la pandémie avec les tests PCR.

encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici

2. De l'étude du spin nucléaire au scanner IRM et l'imagerie fonctionnelle

Dans les années 1930, le physicien Isidor Rabi étudie un phénomène purement fondamental : le spin des noyaux atomiques. Il découvre que protons et neutrons réagissent différemment à un champ magnétique selon l'orientation de leur spin — une "résonance" sans aucune application envisageable. Ce travail lui vaut le prix Nobel en 1944.
La technique servira d'abord aux chimistes pour analyser la structure des molécules (on en retrouve la trace dans les banques de données de protéines comme la PDB).
Quarante ans plus tard, dans les sous-sols de l'Université de Genève, un chercheur travaillait déjà avec une étrange machine de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour étudier… l'entropie du vivant. En physiologie végétale, on mesurait alors deux paramètres clés :
T1, relaxation longitudinale : il reflète surtout la mobilité de l'eau. Dans une graine qui germe, T1 augmente au fil des jours car l'eau y devient plus libre.
T2, relaxation transverse : il renseigne sur la micro-structure des tissus. Dans une graine sèche, T2 est très court ; il s'allonge à mesure que la germination progresse. encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : Degli Agosti, et al. (<1989),ici
Ces mesures changent avant même qu'on ne voie quoi que ce soit au microscope, et elles permettent d'observer in vivo, sans rien détruire, la dynamique de l'eau dans les tissus. A la pointe à l'époque, elles ont été oubliées depuis...

es étapes de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle cérébrale. [img]. Source :The Oxford Center for functional MRI of the brain, Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, United Kingdom in Andreelli, F., & Mosbah, H. (2014) Dans les années 1970, la RMN bascule soudainement dans un tout autre monde : celui de l'imagerie médicale. En exploitant ces mêmes phénomènes de spin, la RMN devient IRM (Imagerie par Résonnance Nucléaire) probablement pour éviter le mot nucléaire qui fait peur), capable de distinguer des tissus mous que les rayons X ne "voient" guère. L'IRM s'impose alors comme un outil central du diagnostic : anomalies cardiaques, tumeurs, lésions des muscles ou des ligaments… La plupart d'entre nous ont déjà passé un moment dans le "tube" bruyant d'un de ces scanners.

Plus tard encore, une variante, l'IRM fonctionnelle (IRMf), permet de suivre les variations de débit sanguin dans le cerveau. C'est elle qui produit les fameuses images colorées du cerveau en action, au cœur des neurosciences contemporaines (Pour aller plus loin ; cf Smith (2012)
Et tout cela à partir d'une recherche fondamentale qui, à l'origine, n'avait aucune application en vue.

3. Des Cristaux liquides des racines de carotte aux écrans plats

Recherche fondamentale : observation curieuse du comportement anormal de cristaux de cholestérol chauffés, sans utilité envisagée.

Black and white photograph of Otto Lehmann standing at a bench using a microscope. Tout commence à Prague en 1888. En étudiant des extraits de carotte, le botaniste Friedrich Reinitzer observe un comportement impossible selon les catégories de l'époque : un cristal qui fond… mais qui garde sa couleur bien au-delà de son point de fusion. Intrigué, il contacte le physicien Otto Lehmann (ci-contre , Source< Marshall, (2025)., équipé d'un microscope chauffant. Ensemble, ils montrent qu'une fois "fondu", ce matériau garde une organisation ordonnée — comme un cristal — tout en devenant fluide, comme un liquide. Lehmann forge alors un concept nouveau : les cristaux liquides.

Problème : cette idée heurte de plein fouet les catégories solidement installées — solide, liquide, gaz — qui structuraient alors la physique et la chimie. Pendant des décennies, la communauté rejette ou minimise ces résultats, tant il est difficile d'admettre qu'un matériau puisse échapper aux cases existantes. Cette résistance est bien connue des enseignants : ils la rencontrent souvent : les modèles naifs des élèves résistent à l'enseignement - Piaget l'avait montré depuis longtemps : face à des données qui bousculent nos modèles explicatifs, on tente d'abord de les faire entrer dans ses anciens schèmes avant d'accepter de les transformer — ou d'en construire de nouveaux.

Il faudra attendre les années 1950 pour que le domaine renaisse, puis 1968 pour que les premiers écrans plats liés aux cristaux liquides voient le jour. Aujourd'hui, cette découverte alimente non seulement téléviseurs et smartphones, mais aussi microscopes, capteurs, matériaux intelligents, robots ou systèmes anti-contrefaçon. Une révolution née d'un cristal qui refusait obstinément d'entrer dans les cases.
encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : Reinitzer (1888) ici Lehmann, Otto, (1889).

4. Des séquences répétées chez des archées salines au système CRISPR/Cas9

La déc Portrait of Francisco Mojica viewed through a shelf in a laboratory filled with flasks and bottles. ouverte de CRISPR n'est pas l'œuvre d'un seul génie, mais le résultat d'un enchaînement d'observations fondamentales et appliquées. À la fin des années 1980, Francisco Mojica (ci- contre , Source< Marshall, (2025). ici< étudie des micro-organismes, Haloferax mediterranei R-4, une archée des marais salants d'Alicante et repère dans leur génome de curieuses séquences répétées <(Mojica & Rodriguez‐Valera, 2016) ici. Pendant plusieurs années, différentes hypothèses sont testées puis réfutées lors des vérifications expérimentales. Le déclic vient lorsqu'on remarque que ces séquences contiennent des fragments d'ADN de virus : les bactéries semblent conserver la trace de leurs agresseurs. encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : Mojica & Rodriguez-Valera,(2016).
Plus tard, au Danemark, une équipe de Danisco étudie comment protéger les bactéries du yaourt contre les phages. En 2007, en séquençant des souches devenues résistantes, ils observent que de nouveaux fragments d'ADN ont été insérés précisément dans ces régions répétées. Leur article démontre que ces séquences constituent un véritable système immunitaire adaptatif. L'appliqué venait ainsi étayer — et relancer — le fondamental. encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : Barrangou, & al. (2007)
On voit ici que la science n'avance pas en ligne droite ni par un seul esprit inspiré : des données perturbent les modèles existants ; on tente d'abord de les plier aux anciens cadres ; mais les faits résistent, et l'on finit par reconstruire un nouveau modèle explicatif. Les chercheurs ne procèdent pas autrement que les élèves lorsqu'ils apprennent.