Méthodologie stat.ME

Les climatologues débattent depuis des années pour savoir où se trouve exactement le « bassin » d'El Niño, cette zone de l'océan Pacifique équatorial qui réagit la première à un futur changement de temps. La controverse ne vient pas d'un manque de données : l'océan est mesuré en longitude, latitude et profondeur, et chaque coupe contient des milliers de nombres.

Un orchestre de mille musiciens joue en harmonie tant que le chef maintient le tempo. Mais qu'il change la partition, et les violons dans un coin se mettent à sonner plus fort, tandis que les cuivres dans un autre entrent en retard.

Le diagnostic génétique, c'est un peu comme comparer deux photos prises avec des appareils différents. Si l'un des appareils a légèrement décalé les couleurs, la photo révèle des « défauts » qui n'existent pas dans la réalité.

Les vieux bulletins météo réservent des surprises : la colonne du thermomètre bondit soudain d'un demi-degré, non pas à cause du temps, mais parce que la station a changé d'instrument. Ces sauts brusques dans les données sont appelés points de changement, et les distinguer des véritables signaux climatiques est un défi que les statisticiens peinent à relever.

L'aorte, l'artère principale du corps, n'est pas un simple tube. À chaque battement du cœur, elle se dilate et se contracte, comme un tuyau en caoutchouc sous la pression de l'eau. Visualiser ce mouvement en volume est difficile : l'IRM standard ne fournit que des coupes planes, et une acquisition 3D complète dans le temps nécessite un équipement coûteux et de longues minutes d'immobilité dans le scanner.

Sur une plaque de silicium de la taille d'une assiette, on peut placer non pas une seule substance, mais toute une carte de milliers de compositions différentes. Un laser arrache des atomes de cibles et les dépose en couches minces, en faisant varier les proportions d'un point à l'autre.

Une personne regarde un écran où des lettres clignotent. Elle ne bouge ni la main ni l'œil – elle note seulement mentalement le symbole souhaité. Des capteurs sur la tête captent les faibles ondes électriques du cerveau, et l'ordinateur comprend quelle lettre la personne a choisie.

Les cellules cancéreuses ressemblent à des machines cassées : une seule panne les fait avancer sans s'arrêter. Dans le gène KRAS, ces pannes sont les plus fréquentes. Mais les pannes sont diverses : à un endroit donné de la protéine, un acide aminé peut être remplacé par un autre, et cela change le comportement de la tumeur.

L'électrocardiogramme, c'est un peu comme l'enregistrement du bruit d'un moteur : un mécanicien expérimenté y entend quand quelque chose cloche. L'échographie cardiaque montre le moteur lui-même de l'intérieur, mais l'appareil est cher et les spécialistes sont rares.

Deux spécialistes examinent la même image du sein. L'un est un médecin expérimenté, l'autre un programme d'intelligence artificielle. Parfois leurs avis coïncident, parfois ils divergent. La fréquence à laquelle ils sont d'accord détermine la précision avec laquelle ils distinguent ensemble un tissu sain d'une tumeur.

L'appareil photo prend une image, mais le capteur bruit, l'optique floute, et une partie des pixels est surexposée. Reconstituer l'image d'origine, c'est un peu comme deviner une mélodie sur un disque rayé : les possibilités sont nombreuses, et l'on ne sait pas laquelle est la bonne.

Quand le canari s'arrête de chanter dans la mine, les mineurs comprennent : le gaz est déjà là, il faut remonter. C'est à peu près ce que fait l'ADN tumoral qui flotte dans le sang. Le médicament écrase le cancer, et le niveau de cet ADN chute presque à zéro. L'analyse ne le voit plus. Le médecin voit « propre » et se rassure. Mais le silence peut être trompeur.

Un patchwork où chaque pièce est un enregistrement de l'activité d'une petite région du cerveau. Une pièce a été cousue lundi à Londres, une autre mardi à New York, et une troisième il y a un mois à Tokyo. Cette mosaïque ne couvre le cerveau que partiellement, et il n'y a pas de fil commun pour les relier.

Le robot de laboratoire compte les molécules — et se trompe. Dans un tube, 0 ; dans un autre, 12 ; dans un troisième, 3, alors qu'en réalité, il y en a à peu près autant partout. Ces chiffres « bruts » sont monnaie courante en biologie : séquençage de l'ADN, comptage des espèces dans un échantillon d'eau, activité des gènes.

Les modèles statistiques sont une tentative de tendre une toile mathématique idéale sur le paysage accidenté des données. Lorsque le modèle résiste, il émet une tension, mais nous avons pris l'habitude de l'ignorer. Les chercheurs passent des heures à scruter les graphiques de résidus, essayant de deviner où le modèle « craque ». Squealer traduit cette résistance en son.

La cellule d'amibe Dictyostelium rampe sur une lame de verre. Son chemin est enregistré : une chaîne de points sur un plan. Mais quelles forces la poussent ? À l'intérieur de la cellule, un moteur moléculaire travaille : les protéines tirent, la membrane fait ressort, l'eau exerce une pression.

Deux photographes prennent la même montagne. L'un prend une centaine de clichés depuis le sommet et seulement deux au pied, l'autre fait l'inverse. Si l'on tente de superposer leurs images, l'algorithme pourrait décider que le sommet sur une photo correspond au sommet sur l'autre simplement parce qu'il y a beaucoup de points similaires, et non parce qu'il s'agit du même endroit.