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Quand les villes se comportent comme des organismes vivants
Une étude de l’EPFL révèle des lois universelles reliant croissance urbaine et métabolisme biologique. De nouvelles perspectives s’ouvrent pour la planification durable des territoires.
À l’École polytechnique fédérale de Lausanne, une équipe de chercheurs menée par Gabriele Manoli, directeur du laboratoire URBES, vient de confirmer, par une analyse quantitative, que les métropoles suivent des lois d’échelle comparables à celles régissant les systèmes biologiques. L’étude, publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), s’appuie sur un vaste corpus de données issues de cent villes à travers le monde. En étudiant la population (analogue à la masse d’un organisme), les émissions de CO₂ (représentant son métabolisme) et les réseaux de transport (système circulatoire), les chercheurs ont mis en évidence des régularités mathématiques étonnantes : une fois normalisées, ces variables suivent des distributions de probabilité similaires, quel que soit le contexte local.
Le mythe de la ville durable, revisité
Les résultats remettent en question un postulat longtemps accepté : celui selon lequel les grandes villes seraient plus durables, car supposément plus efficaces dans l’allocation des ressources. Inspiré de la « loi de Kleiber » — qui stipule qu’un animal plus grand consomme proportionnellement moins d’énergie — ce modèle s’applique mal au tissu urbain. Car à la différence des organismes biologiques, les villes n’ont pas de taille fixe ni de contours définis.
En effet, selon l’échelle d’observation retenue, une métropole peut apparaître comme plus ou moins émettrice de carbone. Pour dépasser cette limite, les chercheurs ont adopté une approche dite de mise à l’échelle de taille finie, en divisant les villes en unités homogènes (ou « pixels »). Cette méthode a permis de capter les variations internes à chaque agglomération — densité, activité, mobilité — et de mieux cerner leur logique de fonctionnement.
Une structure auto-organisée, malgré les différences
Les scientifiques ont également mis en évidence un phénomène d’auto-organisation à mesure que les villes grandissent. Comme dans un organisme où chaque cellule contribue à une fonction vitale, les quartiers urbains tendent à se spécialiser et à se structurer de manière systémique. Malgré des contextes culturels ou politiques très variés, cette dynamique semble suivre des règles universelles.
Une telle vision systémique incite à dépasser les logiques de zonage traditionnel ou d’intervention ponctuelle. Elle plaide pour une lecture intégrée du territoire, où infrastructures, mobilité, environnement et population forment un tout cohérent, évolutif et interdépendant.
Des perspectives nouvelles pour les urbanistes
Au-delà de l’élégance mathématique de leurs résultats, les chercheurs de l’EPFL soulignent les implications pratiques de cette étude. Grâce à la disponibilité croissante de données géospatiales et environnementales, il devient possible de tester de nouveaux modèles prédictifs et de simuler les impacts à long terme de différentes politiques urbaines. L’approche est notamment prometteuse pour anticiper les effets du changement climatique, optimiser l’utilisation de l’énergie ou repenser les infrastructures de transport.
L’équipe prévoit d’approfondir ses travaux en intégrant de nouvelles variables, telles que les flux économiques, les usages du sol ou les comportements sociaux. L’objectif : affiner la compréhension du métabolisme urbain et proposer des outils d’aide à la décision adaptés aux réalités locales.
