L’artefact

« Cette queue n’est pas de ce chat » dit un proverbe italien pour évoquer un rapprochement non naturel, un hiatus patent entre une certaine chose et son contexte logique. Autrement dit, un artefact, un épiphénomène d’origine artificielle ou accidentelle qui interfère avec l’étude d’un autre objet. Selon Henri Piéron, l’artefact est un « élément factice intervenant dans les résultats d’une observation, d’un enregistrement, d’une recherche ». L’intérêt conceptuel de l’artefact réside précisément dans ce caractère d’intrus venu, sans invitation, parasiter une démarche.

Un patron exigeant
D’après son étymologie latine (« artis factum »), l’artefact est un « fait de l’art ». Le biologiste s’efforce justement de distinguer les vraies structures vues au microscope des effets liés à ses techniques de préparation. Mais ce partage idéal peut s’avérer délicat en pratique : on peut rattacher indûment à un artefact des indices révélant un nouveau phénomène à l’observateur plus attentif, ou attribuer au contraire à un effet pertinent ce qui révèle en réalité d’un artefact. « Les théories et les doctrines sont des amusements de l’esprit propres à relier les faits entre eux, et qu’il faut abandonner dès qu’un fait leur résiste » estime Laennec. Louis de Broglie, Prix Nobel de Physique 1929, abonde dans ce sens : « La valeur des faits constatés et plus encore leur interprétation sont fréquemment remises en question ». Au XVIII^èmesiècle, l’astronome Charles Messier considérait ainsi comme de simples artefacts les nébuleuses qu’il s’appliquait à recenser. Il arrive de même qu’on méconnaisse une découverte importante en la reléguant au rang d’artefact insignifiant ou indésirable traduisant l’inhabileté de l’expérimentateur. Par exemple, à l’époque où Flemming découvrit la pénicilline, les antibiotiques échappèrent à la vigilance d’autres chercheurs confrontés pourtant au même phénomène, comme le rappellent Pierre Radvanyi et Monique Bordry : « Un médecin racontait comment, dans le laboratoire de bactériologie où il travaillait (à Vienne, vers 1920), il devait préparer des cultures de staphylocoques. Parfois, lorsqu’il ne faisait pas suffisamment attention, une moisissure verte se développait, anéantissant sa culture. Constatant ce fait, son patron lui disait alors : « Jeune homme, vous avez encore mal travaillé, et laissé des champignons détruire vos cultures ! Que je ne vous reprenne pas à travailler si peu soigneusement ! » Comme le rappelle Descartes, « l’erreur ne consiste qu’en ce qu’elle ne paraît pas comme telle »…

La perle cachée
Inversement, on trouve parfois un phénomène authentique en s’acharnant à éliminer un artefact présumé. La préhistoire de la télévision comporte ainsi ce jour de 1873 où Joseph May, employé à la maintenance d’un télégraphe en Irlande, observe que ses appareils de mesure semblent curieusement influencés par les variations de l’ensoleillement. Au lieu d’attribuer ce fait à un artefact, comme d’autres avant lui, il le rattache correctement à l’incidence de la lumière sur la conductivité électrique des redresseurs au sélénium utilisés en télégraphie. En reconnaissant cet effet photoconducteurs du sélénium, May ouvre donc la voie aux cellules photoélectriques et aux futures caméras vidéo… Marguerite Pérey (la première femme admise en France à l’Académie des sciences) découvre de même en 1939 l’élément 87, le francium, quand elle a la sagacité d’interpréter une anomalie expérimentale non comme un artefact, mais comme révélatrice d’un fait nouveau. Lazare Spallanzani, le grand physiologiste italien du XVIII^ème siècle, prend par contre les spermatozoïdes pour « de simples parasites, les vers spermatiques », bien qu’il soit pourtant le premier à réussir la fécondation in vitro d’œufs de grenouille ! Mais Spallanzani limite le rôle du sperme à celui d’artefact, ou au mieux de milieu nourricier ou catalyseur, car il est partisan d’une préformation de l’embryon dans l’œuf maternel (ovisme) : comme l’écrit Jean Rostand, « il demeure aveugle au fait découvert parce que ce fait contredit ses préjugés théoriques ». Et au XIX^ème siècle, Faraday puis Karl Ferdinand Braun (Prix Nobel de Physique 1909, inventeur de l’oscillographe cathodique) ratent aussi une grande découverte, celle des semi-conducteurs préludant au transistor, car ils assimilent plus ou moins à des artefacts certains « phénomènes étranges de conduction électrique dans la galène ».

Physique d’altitude
La découverte du rayonnement cosmique en 1910 par Gockel et Hess fut un autre exemple de perle cachée sous le masque d’un artefact. Dans les travaux sur la radioactivité, l’électroscope constituait alors un instrument précieux pour déceler les radiations par l’intermédiaire de leur pouvoir ionisant, c’est-à-dire leur faculté de libérer des charges électriques dans l’environnement. Le caractère radioactif d’un corps était évoqué devant la décharge d’un électroscope voisin, préalablement chargé. Mais au début du XX^ème siècle, le physicien C.T.R Wilson (Prix Nobel 1927) attira l’attention sur un phénomène bizarre : même doté d’un parfait isolement électrique, aucun électroscope ne demeure chargé plus d’une quinzaine de jours. Cette décharge spontanée doit révéler l’influence d’une source occulte d’ionisation parasite, constituant un artefact potentiel durant l’usage effectif de l’instrument. Sachant que les roches terrestres comme le granite recèlent une certaine radioactivité naturelle (référence classique pour apprécier l’irradiation supplémentaire, médicale ou technologique), il fut tentant d’y voir l’origine de cette ionisation parasite. Ce postulat d’un artefact identifiable à la radioactivité ambiante suscita un raisonnement logique : le facteur parasite imputable à la Terre elle-même doit forcément décroître au fur et à mesure que l’altitude s’élève, puisqu’on s’éloigne alors de la source perturbatrice. Pour vérifier cette conclusion, on installa donc des électroscopes à haute altitude, dans des nacelles de ballon et en montagne. Mais nos physiciens aéronautes ou alpinistes eurent la surprise de voir leur conviction démentie par l’expérience : contre toute attente, le rayonnement parasite s’avère minimal au niveau de la mer, et il augmente avec l’altitude ! Il fallut alors se rendre à l’évidence ; ce qu’on avait pris d’abord pour un artefact marginal révélait en réalité un nouveau phénomène, de structure très complexe : un rayonnement d’origine cosmique, et non un simple « bruit de fond » terrestre.

Histoires d’eau
Exemplaire de l’artefact passant abusivement pour un phénomène réel, l’affaire de « l’eau anormale » suscita une vive controverse pendant une dizaine d’années. En 1962, des chercheurs soviétiques étudiant le comportement des liquides dans des tubes capillaires crurent déceler une nouvelle sorte d’eau, d’une structure différente de l’eau ordinaire, et aux caractéristiques insolites : elle se congelait ainsi à –40 °C, s’évaporait à 250 °C, et sa densité valait 1,4. Se présentant apparemment comme un polymère de l’eau normale, imputable à une liaison hydrogène, cette eau « exotique » fut qualifiée de « poly-eau ». Sa découverte parut d’autant plus vraisemblable qu’il existait déjà une variété isotopique du même corps, l’eau lourde. Vu l’importance ubiquitaire de l’eau, la poly-eau alimenta maintes publications où chacun, du biologiste à l’astronome, rattachait des faits obscurs de sa discipline à l’eau polymérisée. Hélas, ces belles constructions intellectuelles n’étaient que pures spéculations, car la poly-eau n’existait pas. Après avoir mobilisé de nombreux scientifiques et justifié un symposium international en 1970, elle se révéla finalement un artefact lié à la présence d’impuretés ! Marcel Gingold compare cette pseudo-découverte à d’autres manipulations célèbres où l’on prit pareille vessie pour une lanterne : « le changement de l’eau en terre, ou la transmutation d’argent en or par l’arsenic au XVIII^ème siècle ; ici, l’arsenic contenait en fait des traces d’or ; là, Andreas Marggraf et Robert Boyle avaient vu de l’eau laisser un résidu terreux lors de distillations répétées. Lavoisier démontra que cela était dû soit aux sels dissous dans l’eau naturelle, soit à la dissolution des parois des récipients dans l’eau, elle-même inaltérable ». Résumant l’affaire, le titre du mémoire de Lavoisier illustre la traque nécessaire de l’artefact dans toute démarche expérimentale : « Sur la nature de l’eau et sur les expériences par lesquelles on a prétendu prouver la possibilité de son changement en terre ».

Artefact et corrélation
Le cas de la poly-eau rappelle aussi celui des « rayons N ». Vers 1900, le physicien nancéien René Blondlot crut déceler un nouveau rayonnement, trouvaille plausible dans le contexte frénétique des découvertes contemporaines : ondes hertziennes, rayons X, radioactivité… Bien que de nombreux scientifiques fussent alors persuadés de l’existence des rayons N [pour Nancy], notamment des praticiens voyant là une nouvelle technique d’imagerie médicale, le physicien américain Robert Wood (l’inventeur de la lampe à ultraviolets du même nom) montra que le prétendu rayonnement de Blondlot n’était en fait qu’un artefact. La démarche de Wood est intéressante, car elle annonce le principe actuel du double insu (ou « aveugle ») dans les essais cliniques. Les rayons N étant censés traverser certains corps comme le papier sec, mais être arrêtés par l’eau, Wood proposa d’intercaler des écrans de papier, tantôt secs, tantôt humides, entre la prétendue « source N » et le détecteur (une plaque photographique) et de comparer leurs effets. Il stipula en outre que l’expérimentateur devait ignorer a priori quel écran il utilisait, humide ou sec, pour que son jugement ne soit pas orienté vers cette connaissance préalable, et donc par l’attente d’un certain résultat. De même, les essais thérapeutiques en double insu visent désormais à éliminer un éventuel biais d’observation (les essais en simple insu neutralisent seulement l’effet placebo). Blondlot récusa pourtant cette méthode impartiale en la qualifiant de « trop simpliste », et proposa de prouver l’existence des rayons N grâce à leur dispersion par un prisme d’aluminium. Convié à cette expérience décisive qui devait se dérouler dans le noir, Wood profita de l’obscurité pour enlever discrètement le prisme d’aluminium, cœur du dispositif, mais cette suppression ne gêna aucunement Blondlot pour détecter son effet imaginaire ! Si les faits sont têtus, les préjugés doctrinaux le sont encore plus…

Radon et jus de citron
Les chimères de la poly-eau ou des rayons N illustrent le danger des fausses corrélations dans toute discipline. L’essor des méthodes d’interprétation statistique procède justement de la nécessité d’éviter cet écueil, en départageant les corrélations authentiques et factices. Cette recherche d’une pertinence statistique des données observées est en effet indispensable pour éviter le travers d’une fausse corrélation et affirmer le caractère « statistiquement significatif » d’une relation causale. Notre époque n’a d’ailleurs pas le monopole de cette démarche objective, familière aux médecins dans les essais thérapeutiques, et à laquelle l’informatique confère désormais un développement considérable. Réalisé vers 1750, l’un des premiers essais « contre placebo » concernait ainsi le traitement du scorbut : il visait à vérifier l’efficacité présumée de divers simples, mais par une ironie du sort, le placebo retenu fut… le jus de citron ! Devant l’efficacité supérieure de ce « placebo » sur les simples traditionnels, à une époque ignorant l’existence de l’acide ascorbique, les pionniers des essais cliniques eurent de quoi perdre leur latin ! Ont-ils vu un artefact dans ce résultat insolite, ou reconnu au contraire son importance, pour suspecter la présence d’un principe actif dans le jus de citron ?…
À la Belle Époque, le physicien Ernest Rutherford (Prix Nobel de Chimie 1908) sut pour sa part déceler une véritable corrélation dans ce qui paraissait également un artefact fortuit. En étudiant la désintégration du thorium, il avait remarqué que la radioactivité mesurée semblait varier d’une manière fantasque, chose étrange pour une propriété caractéristique d’un élément : elle diminuait notamment selon que la porte du laboratoire se trouvait ouverte ou fermée ! L’expérience confirmant systématiquement ce phénomène, Rutherford récuse l’existence d’un artefact, et il explique cette corrélation bizarre par la présence d’un courant d’air, lié à l’ouverture éventuelle de la porte. Il en conclut que la radioactivité mesurée porte en fait sur une émanation gazeuse, et non sur le thorium lui-même. En se désintégrant, ce métal aboutit en effet à un isotope stable du plomb, via une série de nuclides intermédiaires. Or l’un de ceux-ci est un isotope d’un gaz rare radioactif, le radon, que Rutherford et son collègue F. Soddy appellent d’abord « thoron », puisqu’il émane du thorium (le nom « radon » venant du fait que l’Allemand Ernst Dorn découvre ensuite un autre isotope du même élément dans l’émanation analogue du radium). Comme on n’avait pas imaginé qu’un corps solide (le thorium) eût la faculté singulière de se transformer spontanément en un gaz (le radon), malgré l’analogie d’une combustion chimique où un solide comme le charbon se transforme en un gaz comme le dioxyde de carbone, on n’avait pas songé à garantir le laboratoire des courants d’air. Une porte entrouverte suffisait alors à modifier les mesures de radioactivité, car le courant d’air balayait le radon naissant !

Nature et artifice
Étudier les artefacts revient à départager les phénomènes naturels et artificiels. Mais ce clivage est parfois malaisé. En effet, de nombreux phénomènes considérés comme typiquement naturels peuvent aussi relever d’une origine artificielle. Le cas le plus célèbre concerne la chimie organique, présumée inféodée exclusivement à une « force vitale », jusqu’à ce que F. Wöhler réalise en 1828 la synthèse de l’urée en combinant le cyanogène et l’ammoniaque. Il est le premier étonné de reproduire « par l’effet de l’art » l’œuvre de la nature : « ce fait est d’autant plus remarquable qu’il offre un exemple de la formation artificielle d’une matière organique, et même de nature animale, au moyen de principes inorganiques ». La quête alchimique relevait elle-même de cette démarche, et l’or de synthèse n’est plus une chimère pour la physique nucléaire : produit en bombardant du mercure par des neutrons rapides, il revient toutefois à un prix si supérieur à l’or naturel que l’économie mondiale n’a pas à craindre les mésaventures du roi Midas ! De même le rêve de Newton, transformer du charbon en diamants artificiels, est réalisé depuis 1955 en portant du carbone à une température de 3000 °C sous une pression de 100 000 atmosphères, recette inaccessible hélas au bricoleur dominical ! Inversement, il existe des phénomènes assimilés d’abord à des artefacts au sens étymologique, c’est-à-dire à des produits de l’industrie humaine, mais retrouvés ensuite dans la nature. Comme l’explique Étienne Wolff, « le chercheur découvrant un tel fait se trouve devant lui comme devant un phénomène ‘‘naturel’’, et doit en faire l’analyse expérimentale pour en donner l’explication ». Nombreuses sont les innovations se révélant après coup des répliques technologiques d’un phénomène naturel. La production d’ondes hertziennes, d’ultraviolets ou de rayons X en laboratoire anticipait ainsi sur leur découverte ultérieure dans le spectre des étoiles. Citons aussi le sonar, ce procédé de détection par le son (ou les ultrasons) imaginé par Paul Langevin puis retrouvé en physiologie des chauve-souris [ou des dauphins : écholocation. « La nature imite l’art » (Oscar Wilde).]

Arsenic et fauteuil
Honoré désormais à Paris par un boulevard et une station de métro, François Raspail fut surtout connu pour ses déboires, puisqu’il fut incarcéré à plusieurs reprises vers 1848. Mais cet homme politique du XIX^ème siècle était aussi chimiste, et il se trouva impliqué à ce titre dans une polémique célèbre sur le concept d’artefact dans l’expertise toxicologique, concernant cette démarcation fragile entre un phénomène artificiel et naturel. Alors qu’un fait divers, l’affaire Lafarge, défrayait la chronique, on devait interpréter la signification de traces d’arsenic dans des prélèvements biologiques : traces banales, ou révélatrices d’une tentative d’empoisonnement ? Comme on ignorait encore la valeur normale de l’arsenic dans les tissus (où il figure comme oligo-élément ou polluant), il était illusoire de vouloir trancher sereinement. Comme l’expliqua Raspail à la cour d’assises, « il se chargeait de retrouver des traces d’arsenic partout, jusque dans le fauteuil du Président » ! Mathieu Orfila, sommité médicale de l’époque, n’étant pas du même avis, il en résulta une controverse qui fut à l’origine des travaux sur la physiologie de l’arsenic (et plus généralement des oligo-éléments), seuls critères objectifs en l’occurrence.

Artifice de raisonnement
Comme on parle d’artefact parasitant une observation, on parle d’artifice inféodé à un raisonnement, les deux mots ayant d’ailleurs la même étymologie. Mais si l’artifice plaide souvent contre la conception qu’il sous-tend, il peut en revanche se révéler un facteur indispensable, comme le montre l’exemple du calendrier. Les premiers calendriers s’appuyaient sur les phases de la Lune : à Babylone par exemple, l’année comportait douze mois lunaires de 29 ou 30 jours. Mais ce système entraînait un décalage progressif avec le cycle naturel des saisons, la date théorique du printemps finissant à la longue par tomber en plein hiver ! Il fallait alors rétablir la concordance entre l’année réelle et son modèle (le calendrier lunaire) en recourant à un artifice, la convention d’un treizième mois inhabituel, appelé embolismique. Connu dès l’Égypte antique, le calendrier solaire primitif comportait douze mois de trente jours, avec là aussi un décalage par rapport à l’année tropique (intervalle de temps entre deux équinoxes de printemps successifs). Pour remédier à ce décalage, il fallut encore des artifices : le quantième 31 pour certains mois, et l’introduction périodique de mois supplémentaires (mois épagomènes). Les calendriers solaires modernes (julien et grégorien) ont remplacé ces mois épagomènes par des jours également exceptionnels, les bissextes (29 février) des années bissextiles. À l’origine, août comportait 30 jours et février 29 ou 30 jours, selon les années. Mais quand on nomma le mois d’août en l’honneur de l’empereur Auguste, il parut indécent que ce mois comportât moins de jours qu’un autre mois impérial, juillet, dédié à Jules César. Aussi ajouta-t-on un jour au mois d’août au détriment de février, dont le statut particulier relève de la diplomatie politique ! Quel que soit le calendrier, son élaboration exige donc un artifice de construction. Étranger au modèle retenu (lunaire ou solaire), cet expédient s’impose par le caractère imparfaitement commensurable entre les mouvements des astres… L’artifice de raisonnement peut enfin constituer une précaution oratoire contre la censure qui menace une idée novatrice heurtant l’establishment. Pour concilier le discours orthodoxe et ses propres conceptions, Kepler usa ainsi d’un tel subterfuge, car il se voulait plus prudent que ses contemporains Giordano Bruno (brûlé comme hérétique en 1600) et Galilée (condamné à abjurer devant l’Inquisition, donec corrigatur). Adepte comme eux de l’héliocentrisme proposé par Copernic, à une époque où la doctrine officielle voulait que la Terre fût au centre de l’Univers, Kepler sut pourtant, par un raisonnement artificieux, amadouer les autorités religieuses examinant son modèle non orthodoxe d’orbite planétaire elliptique. Fort diplomate, il suggéra que l’ellipse surpassait le cercle de Copernic en impliquant deux foyers au lieu d’un seul : l’un de ces foyers était occupé par le soleil, tandis que l’autre abritait manifestement Dieu et tous ses anges !