L’Académie des sciences poursuit sa série de podcasts, en partenariat avec Canal Académies, consacrée aux biologistes qui font, transmettent ou racontent la science. Au micro, Étienne Ghys, l’un de ses deux secrétaires perpétuels. Cortex Média a retranscrit ces échanges, à lire ci-dessous.
Physicien de formation devenu spécialiste de biologie mathématique, Pierre Auger a passé une partie de sa carrière au Maroc et au Sénégal à modéliser des systèmes écologiques bien réels : ceux des pêcheries. Face à Étienne Ghys, il raconte comment des équations peuvent aider à comprendre la surpêche d’un poisson emblématique du Sénégal.
De la théorie des jeux appliquée à l’agressivité animale aux enchères vertigineuses d’un thon japonais, il montre comment la modélisation mathématique, à condition de vivre sur place, peut éclairer des choix de société très concrets.
Étienne Ghys : Pierre, j’ai du mal à te définir. En première approximation, j’ai envie de dire que tu es biologiste ; en deuxième, mathématicien ; en troisième, physicien. Tu es en tout cas un scientifique un peu atypique. Es-tu d’accord ?
Pierre Auger : Oui, c’est vrai, je suis un scientifique un peu atypique. Je suis dans le domaine de la biologie mathématique, ou de la biologie théorique. Je ne suis pas vraiment biologiste, pas vraiment mathématicien non plus : ma formation, au départ, c’est la physique, et plus précisément la physique nucléaire — j’ai fait une thèse de troisième cycle en physique des ions lourds.
Étienne Ghys : Il y a peut-être un mot qui te convient : écologie. L’acceptes-tu ? Quand on dit mathématiques et biologie, les gens se demandent quel est le rapport. Tu t’intéresses, j’imagine, aux mathématiques qui sont derrière les évolutions d’espèces en compétition.
Pierre Auger : En écologie, on mentionne en général trois niveaux d’organisation : l’individu, la population, et la communauté — par exemple une communauté de trois prédateurs, ou un écosystème, un ensemble d’espèces en interaction. Je me suis beaucoup intéressé à la modélisation des systèmes écologiques.
Au niveau de l’individu, ce sont plutôt des modèles de théorie des jeux : des individus qui en rencontrent d’autres, y compris de la même espèce, et entrent en conflit avec eux — il existe un modèle très connu, le modèle « faucon-colombe », qui a eu beaucoup de variantes. On s’intéresse là à l’agressivité entre individus : il y a des gains et des coûts à être agressif, et une sorte de bilan se fait par la théorie des jeux. Ce qui m’intéressait, c’était de coupler cela avec des modèles de communauté — des modèles classiques à trois prédateurs, dans lesquels les prédateurs ont des comportements agressifs entre eux pour se disputer les proies attrapées. On cherchait alors quels sont les effets de ces comportements individuels sur la structure des communautés, sur la population elle-même : est-ce que c’est bon pour la population, à quel niveau ?
Étienne Ghys : Tu n’es donc pas un mathématicien déconnecté du réel. Tu as passé du temps en Afrique, au Maroc, en Mauritanie, au Sénégal, et tu as pu discuter de politiques de pêche, avec le regard d’un spécialiste plutôt que d’un simple mathématicien. Peux-tu nous décrire ce travail ?
Pierre Auger : D’abord un peu de contexte : j’ai fait une grande partie de ma carrière comme professeur d’université à Lyon, puis, à cinquante ans, je suis parti faire de la recherche à l’IRD, l’Institut de recherche pour le développement. C’est dans ce cadre que j’ai été amené à développer des modélisations mathématiques sur des cas très concrets, intéressant vraiment le développement — et que j’ai été envoyé en affectation, quatre ans au Maroc, à l’université Cadi Ayyad de Marrakech, puis cinq ans au Sénégal, à l’université Cheikh Anta Diop de Dakar.
Dans ce contexte, j’ai travaillé sur des problèmes de pêche, très importants pour nos collègues africains — la pêche représente une part très importante du PIB au Maroc comme au Sénégal, et un enjeu de sécurité alimentaire pour de nombreuses familles qui en vivent.
Étienne Ghys : Il y a de nombreuses espèces de poissons en interaction — les gros mangent les petits — et les pêcheurs arrivent, pêchent telle espèce et pas telle autre : ils rompent une forme d’équilibre. La question que tu devais régler, c’est quel poisson pêcher, avec quel quota ?
Pierre Auger : Au Maroc, il s’agissait surtout de la sardine, une espèce très pêchée, sur laquelle j’ai travaillé avec des collègues de l’INRH, l’équivalent marocain de l’Ifremer, pour reproduire les données qu’ils avaient sur les stocks — les sardines ne posaient pas tellement de problème de surpêche. Au Sénégal, en revanche, il y avait un vrai problème pour une espèce appelée localement le « thiof », une sorte de mérou emblématique, très prisé dans les restaurants. Avec le Centre de recherche océanographique de Dakar-Thiaroye et des collègues de l’IRD déjà sur place, on m’a signalé que ce thiof était surpêché : dans tous les principaux ports du Sénégal, les captures s’effondraient tandis que les prix s’envolaient. Il fallait donc faire de la modélisation mathématique en tenant compte de l’aspect économique — comment le prix varie sous l’effet de l’offre et de la demande.
Étienne Ghys : Cette surpêche du thiof s’est-elle accompagnée d’une baisse d’autres espèces ?
Pierre Auger : Pas directement, mais on a observé, avec un collègue de l’IRD, une recrudescence de petites pieuvres, qui se sont mises à proliférer — probablement parce qu’elles étaient en compétition avec le thiof. En surpêchant le thiof, on a donc favorisé le poulpe. Cela peut arriver : l’écosystème peut être complètement déstabilisé parce que l’homme a surpêché une espèce, ce qui favorise un réseau trophique parallèle, normalement minoritaire, qui devient majoritaire. Le thiof était pourtant, à l’origine, très abondant au Sénégal — utilisé couramment pour le plat traditionnel, le thiéboudienne — et il est devenu extrêmement rare, avec des prix qui s’envolaient sur le marché.
Étienne Ghys : L’enjeu, c’était donc de gérer la quantité de poissons pêchés pour éviter qu’elle ne devienne trop chère ?
Pierre Auger : Le but, c’est d’aller vers des recommandations pour les pêcheurs, afin d’éviter cette situation de surpêche catastrophique, avec envolée des prix, qui menace la sécurité alimentaire. En regardant la littérature à mon arrivée, je me suis aperçu qu’il y avait très peu de modélisateurs qui prenaient en compte l’aspect économique — l’offre, c’est-à-dire les captures, et la demande sur le marché. Il existait beaucoup de modèles de pêche, mais très peu qui prenaient en compte la variation du prix sous l’effet de l’offre et de la demande. On s’est lancés là-dessus, en s’appuyant sur des travaux antérieurs de collègues au Maroc, et sur un papier ancien, des années 80, de collègues canadiens, qui avaient exploré ce type de modèle numériquement sans en faire de vraie analyse mathématique.
Étienne Ghys : Le but, était-ce que les Sénégalais mangent le mieux possible, ou que les pêcheurs soient les plus riches possible ? Qu’essayait-on d’optimiser ?
Pierre Auger : Les deux objectifs sont liés. Ce qu’on recherche en général, c’est une activité de pêche durable, qui maintienne le stock loin de l’extinction, à un niveau suffisamment élevé, tout en permettant aux pêcheurs de vivre — une activité économique importante pour de nombreuses familles — et en même temps de nourrir la population avec un poisson abondant à un prix raisonnable. C’est plus compliqué que ça n’en a l’air : on suppose dans ces modèles des fonctions de demande qui dépendent du prix, qui peuvent être linéaires ou non linéaires, avec des effets très différents sur les résultats.
On s’est notamment aperçus qu’avec une fonction de demande linéaire — qui décroît jusqu’à devenir nulle à partir d’un certain prix —, la réalité est différente : même à un prix très élevé, il y a toujours une demande résiduelle. Il y a des exemples, comme ces ventes aux enchères de thon rouge au Japon, où un poisson a été vendu jusqu’à trois millions de dollars, en 2017 — preuve que, pour certaines espèces très recherchées, il y a toujours une demande résiduelle, même à des prix extrêmes. Un peu comme la tulipomanie du XVIIe siècle, vendue à des fortunes gigantesques : ce sont des modèles de dynamique de population qui ont une certaine universalité — pas seulement pour le thiof, mais pour des pêches un peu partout dans le monde, et applicables à la gestion d’autres ressources renouvelables, comme les forêts.
Étienne Ghys : Concrètement, tu contemples le problème, tu fais tes modèles à partir des données disponibles, et tu en déduis des conseils ?
Pierre Auger : Plutôt des recommandations que des quotas déterminés directement. On a pu montrer, par exemple, que lorsque la fonction de demande est non linéaire, avec une demande résiduelle à tout prix, cela peut conduire à des situations catastrophiques : les pêcheurs vont pêcher jusqu’au dernier poisson, avec un effort de pêche qui reste élevé même quand les captures s’effondrent, parce que le prix ne cesse d’augmenter — la valeur de débarquement, prix multiplié par la capture, reste à peu près constante, voire augmente. On a beaucoup travaillé, avec mes collègues de l’IRD — pour la plupart des halieutes, pas des modélisateurs — sur des méthodes classiques pour éviter ces situations : aires marines protégées, réserves, récifs artificiels qui attirent et protègent les poissons.
Étienne Ghys : As-tu communiqué ces recommandations à des décideurs, à des responsables politiques au Sénégal ?
Pierre Auger : Je n’ai pas eu d’interaction directe avec les décideurs, mais avec des collègues biologistes marins du Centre de recherche océanographique de Dakar, qui détiennent les données et formulent eux-mêmes les recommandations — un peu comme en France, où ce ne sont pas les modélisateurs mais des commissions spécialisées, à l’Ifremer, qui orientent la politique de quotas.
Étienne Ghys : Ces recommandations ont-elles finalement été prises en compte ? Ton travail a-t-il été utile ?
Pierre Auger : J’espère qu’il l’a été, même si ce n’est pas à moi d’en juger. Je pense en tout cas que les modèles mathématiques sont des outils d’aide à la décision très importants : cette dynamique couplée, économique et écologique, appliquée à la pêche, donne beaucoup d’informations sur ce qu’il faudrait éviter de faire — un caractère assez générique, à mon avis très utile.
Étienne Ghys : Était-il important pour toi d’être physiquement au Maroc ou au Sénégal, ou aurais-tu pu faire ce travail depuis chez toi ?
Pierre Auger : C’était très important d’être sur place, notamment pour le thiof. J’allais tous les jours au laboratoire — de mathématiques et d’informatique — mais je côtoyais aussi des collègues de l’IRD, souvent des biologistes marins, avec qui je déjeunais, ainsi qu’avec des collègues sénégalais. Ce contact était essentiel — et oui, on mangeait du poisson, du thiéboudienne notamment.
J’ai beaucoup aimé ces années en Afrique. Ma carrière lyonnaise a été très positive, mais ces expatriations au Maroc et au Sénégal aussi : c’est très important de vivre dans un pays, de côtoyer les gens au quotidien, pour mieux se rendre compte des difficultés qu’ils rencontrent pour faire de la recherche sur place — des difficultés dont on ne prend pas toujours la mesure quand on recrute, en France, des chercheurs étrangers du niveau des Américains ou des Canadiens.
