Les grandes femmes de science : Barbara McClintock, la lauréate du prix Nobel qui n'a pas pu obtenir un poste d'enseignante

Les grandes femmes de science : Barbara McClintock, la lauréate du prix Nobel qui n'a pas pu obtenir un poste d'enseignante

Barbara Pfeffer Billauer, ACSH*

Image : Cristian472735 dans Wikipedia

Les « gènes sauteurs » ne sont pas un nouveau type de vêtements de loisir. Ils font partie intégrante du continuum génétique-épigénétique et de l'expression « génétique » des traits, biologiques ou caractériels. La découverte cruciale que ces parties chromosomiques peuvent se déplacer – ce qui a un impact sur leur expression – est due au travail d'inspiration mystique de Barbara McClintock, lauréate du prix Nobel 1983.

L'héritage

Les fondements de la théorie génétique moderne ont été posés il y a quelque 150 ans avec la découverte par Gregor Mendel de l'hérédité chromosomique chez les petits pois. L'intérêt s'est accru avec la découverte de l'ADN et de sa capacité quasi magique à transporter l'information héréditaire d'une génération à l'autre par Watson et Crick au milieu du siècle dernier [ma note : grâce aux travaux d'une grande oubliée, Rosalind Franklin], et a culminé avec notre capacité à modifier notre empreinte génétique grâce à des outils tels que CRISPR, mis au point plus récemment par Doudna et Charpentier. Il s'agit là des réalisations les plus connues qui nous ont permis de comprendre ce qui fait de nous des êtres humains. Mais sur la route de ces célèbres découvertes, la cytogénéticienne [1] Barbara McClintock a été la première à comprendre des mécanismes et des composants plus ésotériques pour le transport de l'information génétique.

Au début

Née en 1902, elle a fréquenté le lycée Erasmus Hall de Brooklyn avant de s'inscrire à l'École d'Agriculture de l'Université Cornell (mon alma mater), où elle s'est spécialisée en biologie (comme moi) et où elle a obtenu son doctorat en botanique. Son penchant pour la solitude et son amour de la science se sont manifestés dès son plus jeune âge. Cependant, ses parents ont reconnu, beaucoup plus tôt, que son prénom de naissance, Eleanor, était trop délicat pour refléter la forte personnalité de leur fille, et l'ont remplacé par Barbara. (Hmm, c'est aussi mon prénom). En 1923, lorsque McClintock s'est inscrite à l'École d'Agriculture de Cornell (aujourd'hui École des Sciences de la Vie et de l'Agriculture), le ratio hommes/femmes était de 4 pour 1 ; un demi-siècle plus tard, lorsque je me suis inscrite, la disparité était encore plus grande, soit 6 pour 1 [2].

À l'aise dans la solitude et satisfaite de ne pas être considérée comme une enseignante de talent, McClintock est restée cloîtrée dans ses champs de maïs et ses laboratoires pendant la majeure partie de sa vie professionnelle, en tant que chercheuse solitaire – d'abord à Cornell, puis à Cold Spring Harbor, où elle étudiait les mécanismes génétiques du maïs qui s'exprimaient dans les couleurs et les marbrures de ses grains.

La couleur des yeux de Liz Taylor et la façon dont les grains de maïs ont pris leurs couleurs

La plupart des personnes aux yeux bruns ont des cheveux foncés (généralement bruns). La plupart des personnes aux yeux bleus ont les cheveux blonds ou roux. Cela s'explique par le fait que la couleur des cheveux et des yeux est une caractéristique liée au sexe ; les gènes de chaque couleur se trouvent généralement sur le même chromosome et sont hérités en tant qu'unité. Mais il arrive que des personnes aient des cheveux foncés et des yeux bleus ou verts, voire parfois des yeux violets. Ce mécanisme n'a pas été compris jusqu'à ce que Barbara McClintock ait aidé à prouver les subtilités de la recombinaison chromosomique ou du cross-over dans les années 1930. Il s'avère que nos chromosomes, en tant que créatures à longues pattes, peuvent être tordus par recombinaison – par crossing over, de sorte que les gènes de la couleur des yeux et des cheveux se séparent et s'échangent. Le marqueur des cheveux bruns est maintenant hérité avec le gène des yeux verts au lieu de son compagnon habituel, le gène brun. Quant aux yeux violets, ils proviennent de mutations, héritées, spontanées ou causées par des facteurs externes. Ces mutations se produisent lorsque les unités génétiques responsables du codage d'un caractère particulier se dérèglent ou qu'une erreur se produit lors de leur activation ou de leur désactivation. Mais qu'est-ce qui provoque ces mutations ? Il a fallu un quart de siècle au Dr McClintock pour le découvrir.

Maïs panaché – Image : Samuel Fentress

Les multiples étapes du tango qui déterminent l'expression de nos gènes ont défié toute explication jusqu'à ce que McClintock entame son histoire d'amour avec le maïs. Alors que nous pensions que l'expression chromosomique était une expression héréditaire et immuable de la part du gène, basée sur une simple dominance ou récessivité (par exemple, les yeux bruns sont dominants sur les yeux bleus), McClintock a posé des questions plus profondes, en examinant des présentations plus compliquées telles que la panachure dans le maïs, c'est-à-dire lorsque deux couleurs apparaissent ensemble sur le même épi de maïs.

En étudiant les marbrures des grains panachés (embryons du maïs), elle a pu établir une chorégraphie de la danse chromosomique, expliquant le mécanisme qui dirige la façon dont les grains obtiennent leurs couleurs, identifiant l'endroit où ils stockent leurs facilitateurs (dans des structures qu'elle a appelées transposons), et le moment où ils les utilisent. Elle a découvert que les mutations (ou les changements dans le matériel héréditaire) peuvent être activées et désactivées et que les gènes sont contrôlés par d'autres gènes dans un effet domino.

Cette production de motifs repose sur un groupe de quatre gènes :

• Un gène détermine si les grains ont une couleur de fond ou non ;

• Un gène détermine la marbrure ou la panachure, soit pourpre, soit bleue, soit aucune ;

• Deux « influenceurs » agissent de manière séquentielle, déterminant quels messages producteurs de couleur sont activés ;

• Enfin, il y a un directeur, un élément activateur autonome résidant à l'extérieur du chromosome, qui dicte où et quand la rupture chromosomique se produit, initiant le processus de panachage ;

• Ensemble, ils créent l'apparence du maïs, son phénotype.

Ces influenceurs extérieurs au chromosome peuvent être affectés par des « facteurs de stress » chimiques ou physiques. Cette caractéristique explique les influences épigénétiques, que nous reconnaissons enfin aujourd'hui, comme en témoignent les récents travaux documentant les modifications épigénétiques mais héréditaires des spermatozoïdes.

Lorsque McClintock a publié en 1951 les résultats de son travail minutieux démontrant que l'expression génétique dépendait d'influences extra-chromosomiques – dont certaines se déplacent (elle les a appelées transposons ou « gènes sauteurs ») –, ses collègues ont été soit tellement mystifiés, soit offensés qu'elle remette en question la sagesse conventionnelle selon laquelle tous les caractères héréditaires sont régis par les gènes chromosomiques, de sorte qu'elle et son travail ont été vilipendés. Cela a certainement été douloureux et, après une deuxième tentative de communication de ses résultats en 1956, qui a reçu un accueil similaire, elle a tout simplement cessé de publier !

« Au fil des ans, j'ai constaté qu'il était difficile, voire impossible, de faire prendre conscience à une autre personne de la nature de ses suppositions tacites [...] Il faut attendre le bon moment pour opérer un changement conceptuel ».

Barbara McClintock dans une lettre au généticien Oliver Nelson

Heureusement pour nous, elle a persévéré dans ses recherches, poursuivant son travail après sa retraite en 1967 et jusqu'à sa mort en 1992 [3]. Dans les années 1960 et 1970, l'importance de ses travaux a finalement été reconnue et et ses travaux ont été reproduits par d'autres – et en 1983, toujours seule dans son laboratoire de Cold Spring Harbor, elle a reçu le prix Nobel de médecine et de physiologie sans partage (ainsi que de nombreuses autres récompenses), étant à ce jour la seule femme à avoir obtenu cet honneur.

Les rêves d'Einstein et les visions de Barbara : les obstacles des dieux

On ne sait pas exactement ce qui a empêché l'exposition compréhensible de ses travaux (même son biographe, un biologiste moléculaire, a eu du mal à les rendre accessibles). Peut-être que le passage du temps a permis aux scientifiques d'assimiler les notions nouvelles ; peut-être que c'est le fait d'être une femme à une époque où les voix féminines étaient exclues. Peut-être était-ce dû à son approche peu orthodoxe de la production d'hypothèses.

Einstein est censé être parvenu à ses équations en imaginant l'expérience visuelle d'un voyageur sur un faisceau de lumière. En lisant la biographie de McClintock, j'ai eu l'impression que ses expériences étaient encore plus intenses ; c'était comme si elle s'imaginait transportée dans le grain de maïs, chevauchant la structure chromosomique alors que celle-ci passait par les rites de la division cellulaire, tantôt sur un gène, tantôt sur un autre, participant à la danse de la vie comme un partenaire dans une polonaise [4]. Pour moi, elle avait un esprit semblable à celui d'Einstein, mais là où les visions de celui-ci étaient adoptées, les siennes étaient tournées en dérision.

Sans mari ni famille pour faciliter le travail en réseau ou le milieu professionnel et social nécessaire pour obtenir la réceptivité à des idées novatrices (comme Marie Curie, Irène Joliot Curie, Ellen Swallow Richards ou Caroline Hershel), sans la douceur féminine plus facilement tolérée de Lise Meitner ou le collègue familial dévoué, le neveu Otto Frisch, et sans le soutien d'un avatar comme Albert Einstein, comme Emmy Noether, McClintock n'a pas pu percer dans le courant dominant. Réputée timide, elle était aussi très franche et directe, un trait inhabituel pour les femmes de l'époque ; de son propre aveu, elle était trop « anormale » et trop anticonformiste. Connue pour être une perturbatrice excentrique, même si elle était considérée comme un génie au style de recherche unique, elle a été isolée par ses pairs, puis s'est isolée elle-même, luttant pour trouver une acceptation professionnelle et même un emploi jusqu'à ce que son travail ne puisse plus être ignoré, même si elle, elle pouvait l'être.

Épitaphe

C'est peut-être le généticien James Shapiro, de l'Université de Chicago, qui résume le mieux les contributions de Barbara McClintock :

Barbara McClintock était « la figure la plus importante de la biologie ».

______________

[1] La cytogénétique est l'étude de la structure et de la fonction des chromosomes.

[2] Aujourd'hui, Cornell compte plus de femmes que d'hommes (55 % contre 45 %), y compris l'École des Arts et des Sciences et les trois autres écoles publiques qui proposent davantage de disciplines libérales. Je n'ai pas trouvé la répartition pour l'École d'Agronomie ou le département de biologie.

[3] « Si vous savez que vous êtes sur la bonne voie, si vous avez cette connaissance intérieure, alors personne ne peut vous en détourner... peu importe ce qu'ils disent... » Barbara McClintock

[4] Danse lente à trois temps, consistant principalement en une marche ou une procession complexe.

Source : A Feeling for the Organism - The Life and Work of Barbara McClintock par Evelyn Fox Keller

* Le Dr Barbara Pfeffer Billauer, JD MA (Occ. Health) Ph.D., est professeur de droit et de bioéthique au sein du Programme International de Bioéthique de l'Université de Porto et professeur de recherche sur l'art politique scientifique à l'Institute of World Politics à Washington DC.

Source : Great Women of Science: Barbara McClintock, the Nobel Winner Who Couldn’t Get a Teaching Job | American Council on Science and Health (acsh.org)