Barbara McClintock: biographie et contributions de cette scientifique américaine

Bien que dans les années 1930, on soupçonnait déjà que les chromosomes abritaient des gènes, les morceaux de matériel génétique qui codent qui nous sommes, cela n'a pas été prouvé empiriquement. Beaucoup avaient essayé, mais personne n'avait trouvé de preuve visuelle de la relation chromosome-gène.

Mais arrive Barbara McClintock qui, avec ses plants de maïs cultivés par elle-même, pourra le prouver, malgré le fait que beaucoup la voient comme une simple botaniste aux allures de généticienne.

La figure de cette chercheuse est celle d'une personne qui, en raison de son avancée pour son époque, a été incomprise. Ensuite, nous découvrirons ce qu'a été son histoire une biographie de Barbara McClintock, dans lequel nous verrons pourquoi il a été si important pour l'histoire de la génétique.

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Courte biographie de Barbara McClintock

Barbara McClintock était une scientifique américaine spécialisée en cytogénétique qui a reçu le prix Nobel de médecine ou de physiologie en 1983

, étant la septième femme à recevoir une telle reconnaissance.

Leurs travaux ont répondu avec précision à la question la plus intéressante des années 30: dans quelle structure de la cellule se trouvent les gènes? Les recherches de McClintock, en collaboration avec sa doctorante Harriet Creighton, ont servi à démontrer empiriquement que les gènes étaient situés sur les chromosomes. Son travail avec des plants de maïs a fourni pour la première fois une connexion visuelle entre certains traits hérités et leur base sur les chromosomes.

Leurs recherches ont également révélé que les gènes n'occupent pas toujours la même place sur le chromosome. McClintock a découvert la transposition des gènes, ce qui allait à l'encontre de l'idée de son époque selon laquelle le matériel génétique était statique. Il s'agissait donc d'un élément beaucoup plus complexe et flexible qu'on ne le supposait à l'époque, une structure dynamique capable de se réorganiser.

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Enfance et adolescence

Barbara McClintock est née à Hartford, Connecticut (États-Unis) le 16 juin 1902. Elle a d'abord été enregistrée sous le nom d'Eleanor, mais après quatre mois, l'enregistrement a été changé pour le nom sous lequel elle était connue, Barbara. Elle était la troisième fille du mariage du médecin Thomas Henry McClintock et de Sara Handy McClintock. Elle s'est montrée plus proche de son père que de sa mère et, à l'âge adulte, a souligné que tous deux s'étaient montrés très solidaires, bien que les relations avec sa mère aient été plutôt froides.

McClintock a montré une grande indépendance depuis qu'elle était petite, quelque chose qu'elle décrirait elle-même comme une grande capacité à être seule. De l'âge de trois ans à l'école, McClintock a vécu avec ses oncles dans le quartier. de Brooklyn, New York, pour aider sa famille financièrement tandis que son père a établi un salle de consultation.

Il a terminé ses études secondaires à l'Erasmus Hall High School de Brooklyn. Dès son plus jeune âge, il a montré un intérêt pour la science, il a donc décidé de poursuivre ses études à l'Université Cornell. Sa mère s'y est opposée, ne voulant pas que ses filles reçoivent des études supérieures, estimant que cela réduisait leurs chances de se marier. De plus, la famille traversait certains problèmes financiers qui l'empêchaient de payer les études universitaires de leurs enfants.

Heureusement, Barbara McClintock a pu fréquenter la Cornell School of Agriculture sans payer de frais de scolarité, et à la fin de ses études secondaire, il a pu combiner son travail dans une agence pour l'emploi avec une formation autodidacte dérivée de la fréquentation de la bibliothèque Publique. Enfin et grâce à l'intervention de son père, il commence à fréquenter Cornell en 1919 où son succès ne sera pas au rendez-vous. seulement académique mais aussi social, étant élu président d'une association étudiante dans sa première cours.

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Formation et recherche chez Cornell

McClintock a commencé à étudier à la Cornell School of Agriculture en 1919, où il étudiera la botanique et obtiendra son baccalauréat ès sciences (BSc) en 1923. Son intérêt pour la génétique s'est éveillé en 1921, alors qu'il suivait le premier cours dans ce domaine, dirigé par le sélectionneur et généticien C. B. Hutchison. En raison du grand intérêt de McClintock, Hutchinson l'a invitée à participer à un cours de génétique supérieur en 1922. Cela marquerait un avant et un après dans la carrière de McClintock, concentrant ses efforts vitaux sur l'exploration de la génétique.

Tout en étudiant le diplôme et en travaillant déjà comme professeur de botanique, McClintock s'est consacré à ce qui était alors un nouveau domaine de la cytogénétique du maïs. Son groupe de recherche était composé de phytogénéticiens et de cytologistes, dont Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle et Harriet Creighton.

L'objectif principal des travaux de McClintock à l'époque était de développer des techniques pour visualiser et caractériser les chromosomes du maïs. Il a créé une technique basée sur la coloration au carmin pour pouvoir voir ces chromosomes en microscopie optique, montrant pour la première fois la forme des dix chromosomes du maïs. En étudiant la morphologie de ces chromosomes, il a pu mettre en relation des caractères hérités avec des segments chromosomiques et confirmer que les chromosomes étaient le foyer des gènes.

En 1930, Barbara McClintock a été la première personne à décrire les croisements qui se produisent entre les chromosomes homologues au cours de la méiose. Avec sa doctorante Harriet Creighton, en 1931, il a démontré qu'il existe une relation entre ce croisement chromosomique méiotique et la recombinaison de traits héréditaires. McClintock et Creighton ont découvert que la recombinaison chromosomique et le phénotype résultant entraînaient l'hérédité d'un nouveau trait.

Au cours des étés 1931 et 1932, il travailla dans le Missouri avec le prestigieux généticien Lewis Stadler, qui lui montra l'utilisation des rayons X comme élément capable d'induire des mutations. À l'aide de lignées de maïs mutagénisées, McClintock a identifié des chromosomes en anneau, c'est-à-dire des structures d'ADN circulaires générées par la fusion des extrémités d'un seul chromosome irradié. Au cours de cette période, il a également démontré l'existence de l'organisateur nucléolaire dans une région du chromosome 6 du maïs, qui s'est avéré essentiel pour l'assemblage du nucléole.

Barbara McClintock a reçu une bourse de la Fondation Guggenheim qui a payé ses six mois d'apprentissage en Allemagne en 1933 et 1934. Son plan initial était de travailler avec le généticien Curt Stern, un chercheur qui a démontré le métissage chez la drosophile (mouches) pendant des semaines. après qu'elle et Creighton aient fait la même chose avec le maïs, mais il se trouve que Stern a immigré en Amérique là-bas moment. Pour cette raison, le laboratoire qui a finalement accepté McClintock était Richard B. Goldschmidt.

En raison de la tension politique en Allemagne à l'époque, dans laquelle il a vu à quel point la montée des nazis était imminente, McClintock est retourné à Cornell, où il restera jusqu'en 1936. Cette année-là, elle a obtenu le poste de professeur adjoint au département de botanique de l'Université du Missouri-Columbia.

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Expériences au Missouri

Pendant son séjour à l'Université du Missouri, McClintock a poursuivi la lignée de la mutagenèse aux rayons X. Il a observé que les chromosomes se brisaient et fusionnaient dans ces conditions, mais que les cellules de l'endosperme le faisaient aussi spontanément. a découvert comment les extrémités des chromatides brisées ont été jointes après la réplication de l'ADN dans la phase de mitose.

Concrètement, c'est à l'anaphase que les chromosomes brisés ont formé un pont chromatidique, qui disparaissait lorsque les chromatides se déplaçaient vers les pôles cellulaires. Ces ruptures ont disparu, formant des unions lors de l'interphase de la mitose suivante, répéter le cycle et provoquer des mutations massives, qui ont conduit à l'apparition de l'endosperme panaché.

Ce cycle de rupture, de fusion et de pontage des chromosomes était considéré à l'époque comme une découverte cruciale.. Premièrement, parce qu'il montrait que la liaison des chromosomes n'était pas un processus aléatoire, et deuxièmement, parce qu'il identifiait un mécanisme pour la production de mutations à grande échelle. En fait, cette découverte est si importante qu'elle est encore utilisée aujourd'hui, en particulier dans l'étude de la recherche sur le cancer.

Même si ses recherches produisaient des pousses très vertes dans le Missouri, McClintock n'était pas du tout satisfaite de sa position. Elle s'est sentie exclue des réunions du corps professoral et n'a pas été informée des postes vacants dans d'autres établissements. Malgré le fait qu'au début il avait eu beaucoup de soutien de ses pairs, la compétitivité académique et le fait qu'elle était une femme indépendante et solitaire la faisait à chaque fois s'aliéner dans ses enquêtes plus.

Une anecdote désagréable qui montrerait à quel point il était peu apprécié par certains de ses pairs est que En 1936, une annonce de fiançailles pour une femme du même nom et prénom parut dans le journaux. Prenant cette femme pour elle, son chef de service a menacé de la licencier si elle se mariait. À ce moment-là, McClintock était déjà vice-président de la Genetics Society of America.

McClintock avait perdu confiance en son coordinateur Stadler et en l'administration de l'Université du Missouri. Par conséquent, lorsqu'en 1941, il reçut une invitation du directeur du département de génétique du laboratoire de Cold Spring Harbor à y passer l'été, il l'accepta immédiatement. Il l'a fait comme un moyen de chercher un emploi dans un endroit autre que le Missouri, tentant sa chance.

À cette époque également, il accepterait le poste de professeur invité à l'Université de Columbia, où son collègue Marcus Rhoades était professeur. Il a proposé de partager sa ligne de recherche avec Cold Spring Harbor à Long Island. En décembre 1941, on lui proposa un poste de chercheur au Cold Spring Harbor Laboratory, appartenant au Département de génétique de la Carnegie Institution de Washington. Je finirais par l'accepter.

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Enquêtes à Cold Spring Harbor

Après un an de travail à temps partiel à Cold Spring Harbor, Barbara McClintock a accepté un poste d'enquêteur à temps plein à Cold Spring Harbor. Là, il poursuivra ses travaux sur le cycle rupture-fusion-pont, période extraordinairement productive dans les publications scientifiques.

En raison de ces enquêtes prolifiques, McClintock a été reconnue en 1944 comme universitaire à la National Academy of Sciences des États-Unis, étant la troisième femme à être élue. Un an plus tard, elle a été nommée présidente de la Genetics Society of America, un honneur qui n'avait jamais été décerné à une femme.

Sur la recommandation du généticien George Beadle, il fit en 1944 une analyse cytogénétique sur le champignon Neurospora crassa. Beadle avait démontré une relation gène-enzyme en travaillant pour la première fois avec ce champignon. McClintock a déterminé le caryotype du champignon ainsi que son cycle de vie et, depuis lors, N. crassa est utilisé comme organisme modèle dans les études génétiques.

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Découverte de la régulation des gènes

McClintock consacré l'été 1944 à la découverte du mécanisme biologique derrière le phénomène de mosaïque génétique, une maladie génétique qui fait que les graines d'un même épi de maïs ont des couleurs différentes. Il a trouvé deux endroits sur les chromosomes (locus) qu'il a nommés "Dissociateur" (Ds) et "Activateur" (Ac). Ds était lié à la rupture des chromosomes, en plus d'affecter l'activité des gènes voisins lorsque Ac était présent. En 1948, il a découvert que les deux loci étaient des éléments transposables qui pouvaient changer leur place sur le chromosome.

McClintock a étudié les effets de la transposition de Ac et Ds analyser les patrons de coloration des grains de maïs au cours des générations de croisements. Ses observations l'ont amené à conclure que Ac contrôlait la transposition de Ds sur le chromosome 9, et que sa transposition était à l'origine de la dégradation du chromosome.

Lorsque Ds se déplace, le gène qui détermine la couleur de l'aleurone (graine de maïs) est exprimé, car l'effet répressif de Ds est perdu et, par conséquent, l'apparition de la couleur se produit. Cette transposition est aléatoire, ce qui signifie qu'elle n'affectera pas toutes les cellules, ce qui explique pourquoi la mosaïque se produit en infertilité. McClintock a également déterminé que la transposition de Ds est déterminée par le nombre de copies de Ac.

Pendant la décennie des 50' développé une hypothèse qui expliquait comment les éléments transposables régulent l'action des gènes, en les inhibant ou en les modulant. Il a défini Ds et Ac comme des unités de contrôle ou des éléments régulateurs, pour les séparer clairement des gènes. Avec cela, il a émis l'hypothèse que la régulation des gènes peut expliquer comment les organismes multicellulaires peuvent diversifier les caractéristiques de chaque cellule, malgré le fait que leur génome est identique. Cette idée a complètement changé le concept du génome, qui jusque-là était interprété comme un simple ensemble d'instructions statiques.

Les travaux de McClintock sur la régulation des gènes et les éléments de contrôle étaient si complexes et nouveaux que le reste de la communauté scientifique était quelque peu méfiant de ses découvertes. En fait, elle-même a décrit cette réponse comme un mélange de perplexité et d'hostilité. Malgré cela, McClintock est allé de l'avant et a poursuivi sa ligne d'enquête.

Plus tard, il identifiera un nouvel élément régulateur appelé "Suppresseur-mutateur" (Spm) qui, bien qu'il soit similaire à Ac et Ds, remplissait des fonctions plus complexes. Cependant, étant donné les réactions de la communauté scientifique à l'époque et la perception de McClintock qu'il s'éloignait de la science traditionnelle, l'a poussé à arrêter de publier son résultats.

Reconnaissances et dernières années

En 1967, McClintock a pris sa retraite de son poste à la Carnegie Institution., étant nommé membre distingué de la même. Cette distinction lui a permis de continuer à travailler en tant que scientifique émérite au Cold Spring Harbor Laboratory avec ses collègues étudiants diplômés. En fait, elle est restée affiliée au laboratoire jusqu'au jour de sa mort.

En 1973, il a avoué la raison pour laquelle il a décidé de ne pas continuer à publier ses conclusions sur les éléments réglementaires, malgré la poursuite de son enquête par lui-même. Il a fait remarquer qu'en raison de son expérience dans les laboratoires, il est très difficile de faire prendre conscience à une autre personne de ses hypothèses tacites. Il a estimé qu'en raison des idées fixes de nombreux scientifiques, certaines avancées ne peuvent être partagées à un certain moment, car la critique sera assurée. Il faut attendre qu'un changement conceptuel se produise et le communiquer au bon moment.

Son expérience a renforcé ses opinions à cet égard, Il a fallu des décennies pour que leurs conclusions soient prises en compte. Le travail de Barbara McClintock n'a été pleinement apprécié que lorsque, dans les années 1960, les généticiens François Jacob et Jacques Monod sont parvenus à des conclusions similaires avec leur études respectives, présentées dans un ouvrage de 1961 intitulé « Mécanismes de régulation génétique dans la synthèse des protéines ». protéines »). McClintock a lu l'ouvrage et a comparé ses conclusions avec celles soulevées par les Français.

Par chance, McClintock a finalement été largement reconnue pour son travail. Sa découverte de la transposition a été valorisée lorsque ce même processus a été décrit par d'autres auteurs chez les bactéries et les levures dans les années 1960 et 1970. Dans les années 70, Ac et Ds ont été clonés, montrant qu'il s'agissait de transposons de classe II.

Ac est un transposon complet, codant dans sa séquence une transposase fonctionnelle, qui permet le mouvement de l'élément à travers le génome. Au lieu de cela, Ds code une version mutée non fonctionnelle de la transposase et nécessite la présence d'Ac pour sauter dans le génome, ce qui correspond à la description fonctionnelle de McClintock. Des études ultérieures ont montré que ces séquences ne bougent pas si elles ne sont pas stressées, comme la rupture par irradiation ou autres, pour cette raison son activation pourrait fournir une source évolutive de variabilité.

McClintock compris le rôle de ces agents en tant qu'agents évolutifs avant même que d'autres scientifiques ne le soupçonnent. En effet, aujourd'hui le système Ac/Ds est utilisé comme outil de mutagenèse chez les plantes, pour caractériser des gènes de fonction inconnue et chez d'autres espèces que celles du maïs.

Grâce au fait que la véracité de ses découvertes et la valeur de son travail, applicables au-delà du domaine de la botanique, étaient enfin reconnues, Barbara McClintock a reçu le prix Nobel de physiologie en 1983, étant la septième femme à l'obtenir et, contrairement à d'autres occasions, à ne le recevoir qu'une seule personne. Normalement, le prix Nobel de science revient à des équipes de recherche, mais comme McClintock a dû travailler à son compte pendant la majeure partie de sa vie, le mérite en revient à elle seule.

Barbara McClintock est décédée de causes naturelles le 2 septembre 1992 à l'hôpital Huntington, près du laboratoire de Cold Spring Harbor où elle a vécu tant de moments. Il avait quatre-vingt-dix ans et est-il décédé sans laisser de progéniture ni s'être jamais marié ?