La géométrie de la vie : quand le dessin rencontre les sciences du vivant

par Renaud Chabrier

Thèse de doctorat en Frontières du vivant

Sous la direction de Carsten Janke, Marie-Paule Cani et de François Jullien.

Soutenue le 27-11-2020

à l'Université Paris sciences et lettres , dans le cadre de École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....) , en partenariat avec Intégrité du génome, ARN et cancer (2010-....) (laboratoire) , Institut Curie (Paris) (établissement opérateur d'inscription) et de Intégrité du génome, ARN et cancer (laboratoire) .


  • Résumé

    Après quarante ans de développement des images numériques, quels sont les enjeux d’une rencontre entre le dessin et les sciences du vivant ? Les utilisations du dessin pour la transmission scientifique sont en plein renouveau, dans l’édition autant qu’en muséographie et dans le domaine de l’animation. Cependant la grande diversité des productions et des outils rend le phénomène difficile à appréhender. En rassemblant plusieurs articles et réalisations publiés entre 2016 et 2020, cette thèse introduit des concepts permettant de mieux cerner ce qui se joue dans chaque tentative pour « dessiner la vie ».La première étape consiste à s’intéresser au « trait », en prenant garde de ne pas réduire cette ressource à la représentation de formes statiques. En s’inspirant de travaux initiés dans le domaine des neurosciences, le croquis sur le vif et l’animation permettent alors d’introduire le concept de « géométrie sans point de vue ». Il s'agit d'un cadre géométrique alternatif à la perspective centrale : il détermine des angles de vues précis sans pour autant ramener l'ensemble de la composition à un point de vue unique. Cette géométrie rend bien compte de la façon dont les compositions utilisées en dessin scientifique sollicitent l’imagination. Afin de porter cette réflexion dans le domaine de l’informatique graphique, je propose un algorithme permettant de « tourner autour d’un trait » (générer une série de vues d’un trait sous différents angles) sans faire appel à une caméra virtuelle. Ce travail suggère alors une connexion entre le dessin et la géométrie affine, ainsi qu’un nouveau sens pour la notion de « dessin vectoriel ».Le second concept sur lequel je m’appuie est d’ordre philosophique : il s'agit de l’ « inouï », que j'emprunte au philosophe François Jullien pour le porter dans le domaine du dessin. L’ « inouï » permet de nommer un rapport au monde très familier pour les gens qui pratiquent le dessin d'observation : il s'agit à la fois d'échapper à l'ennui d'une représentation trop « plate » ou « schématique », qui recouvre et finit par cacher la richesse du réel, sans laisser pour autant la pensée se reporter dans un "au-delà" métaphysique, qui dépasse et fait oublier ce qui se trouve sous nos yeux. La « géométrie sans point de vue », qui repose sur les courbes plus que sur les lignes droites, apparaît alors comme une condition pour que le trait donne accès à la spatialité « inouïe » du vivant.Dans la seconde partie de cette thèse, j’utilise ces concepts pour revenir sur cinq « expériences de réalisation » qui, sans prétendre couvrir tout le champ des sciences du vivant, en offrent une vision relativement large à travers ces différents thèmes :- le dessin anatomique (animation par morphing de dessins de Léonard de Vinci)- les débuts de la microbiologie (dialogue fictif entre Pasteur et Pouchet)- l'immunité (création d’un livre expérimental pour tous publics)- la biologie moléculaire (réalisation d’un poster sur la tubuline)- la biologie cellulaire actuelle (visualisations dessinées à différentes échelles)A travers ces travaux, je montre que l’enjeu de « dessiner la vie » est intimement lié au mouvement. Ce dernier, qu’on le nomme « animation » ou « motion design », permet alors une meilleure compréhension des ressources propres au dessin, au graphisme 2D et à l’imagerie 3D. Je conclurai en évoquant des pistes pour réintégrer le dessin dans la formation de jeunes designers, architectes, ingénieurs ou chercheurs.En complément, une annexe regroupe plusieurs publications complémentaires, liées à la recherche d’un équilibre entre l’usage du dessin à la main et celui des outils numériques.

  • Titre traduit

    The geometry of life : when drawing meets life sciences


  • Résumé

    After forty years of extensive developments in digital imaging, what are the challenges now of bringing drawing and life sciences together? An important revival of drawing in scientific transmission is currently taking place, in publishing, as well as in museography and in the field of animation. However, the great diversity of outputs and tools makes this phenomenon difficult to fully appreciate. Using papers and works created between 2016 and 2020, this thesis aims to introduce a number of concepts in order to understand what takes place in every attempt to “draw life”.The first step consists in focusing on the “stroke”, while taking care not to reduce this resource purely to the representation of static forms. When taken together with inspiration from neuroscience, life sketches and animation make it possible to introduce the concept of “geometry without view-point”. This is a different geometric framework to central perspective: it determines precise angles of view but it does not constrain the whole composition to a unique point of view. This geometry captures the way compositions used in scientific drawing stimulate the viewer’s imagination. In order to transpose this phenomenon into the domain of computer graphics, I propose an algorithm for “turning around a stroke” (i.e. generating several views of a single stroke that has been made on paper), without the help of a virtual camera. This in turn suggests a connection between drawing and affine geometry, and a new meaning for the expression “vector drawing”.The second concept I use is philosophical: it is the “Inouï” (the “unnoticed”), taken from the philosopher François Jullien, which I transpose into the domain of drawing. The “Inouï” allows us to become aware of a challenge that is very familiar to those who practice observational drawing: that of avoiding becoming bored by a representation that is too “flat” or “schematic”, which could ultimately obscure the richness of reality, while at the same time not letting your mind be overwhelmed by thoughts of a metaphysical “beyond”, that makes you forget what is in front of your eyes. The “geometry without view-point” appears necessary in order to access to the “unnoticed” spatiality of living bodies, since this last one relies on curves more than straight lines.In the second part of this thesis, I use these concepts to analyse five “production experiments”. While not claiming to cover all fields of life sciences, they provide an overview through these different themes:- anatomical drawing (morphing animation of Leonardo da Vinci drawings)- early microbiology (fictional dialogue between Pasteur and Pouchet)- immunity (experimental creation of a book for the general public)- molecular biology (creation of a poster about tubulin)- cell biology (visualisations across different scales)Through this works, I show that “drawing life” is closely related to movement. Then, whether it is referred to as “animation” or “motion design”, movement allows a better understanding of the resources particular to drawing, 2D graphics and 3D imaging. I conclude with suggestions for re-integrating drawing in the training of future designers, architects, engineers or scientists.An annex gathers several complementary publications on the possibility of creating a better balance between drawing by hand and using digital tools.


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