Historiquement, les équations différentielles sont apparues pour répondre à des questions d’ordre géométrique ou à des problèmes de physique, notamment dans l’étude du mouvement des planètes, des pendules ou plus tard de la diffusion de la chaleur. Pourtant, les applications ne manquent pas non plus en biologie !

Prévoir l’évolution de l’effectif d’une population animale, végétale ou humaine implique des enjeux énormes. Les mathématiques sont là pour nous aider à modéliser ces situations. Dans un premier temps, on pourrait penser que l’utilisation des suites, où chaque terme un correspondrait par exemple à l’effectif d’une population au bout de n années, est approprié. C’est vrai pour certains insectes dont les formes adultes meurent en hiver pendant que les œufs attendent les beaux jours pour éclore, ou pour certaines plantes dont les graines attendent le printemps pour entrer dans la phase de germination. Dans ces situations, les différentes générations sont bien distinctes.

La situation se complique sérieusement si les générations peuvent se superposer, c’est-à-dire quand des adultes d’âges différents peuvent cohabiter. Ajoutez à cela le cas d’espèces (comme l’homme) où la période de reproduction ne suit aucune périodicité saisonnière, et l’utilisation des suites devient inextricable. L’idéal est alors de modéliser la situation par une fonction N dépendant du temps t. Les observations de situations réelles laissent penser que le taux d’accroissement de la population, donné par N’(t), dépend aussi de l’effectif de la population elle-même. Autrement dit, il y a un lien entre N et N’ : les équations différentielles sont là !

 

Un ... Lire la suite


références

• Biomathématiques. Bruno Anselme, Dunod, 2015.
• Mathématiques et biologie. Bibliothèque Tangente 42, 2011.