Lap-Chee Tsui La génétique

A trouvé le gène qui cause la fibrose cystique

"“Connaître la science peut enrichir votre vie. La science est la base du véritable bon sens.""

L'histoire

Richard Rozmahel passe le temps en lisant le tableau d’affichage qui est accroché sur le mur, au-dessus de l’imprimante sifflante qui est attachée au séquenceur d'ADN. Quelqu’un a mis sur le tableau la  publicité d'une société qui vend des produits chimiques utilisés dans la recherche en génétique. Ils offrent un T-shirt gratuit où sont imprimés les mots : Ultra Pure Human Being. En bas de la publicité on peut lire “Si vous envoyez six étiquettes de n’importe quel emballage de GIBCO BRL Enzymes, vous recevrez un sac portant  le texte suivant : "Je gagne ma vie en manipulant l'ADN."
« Mais c’est bien le cas, en fait »  pense Rozmahel, tout en sortant de l’imprimante un résultat d’expérience légèrement différent de tous les autres. Il regarde distraitement le papier imprimé tout en retournant à son bureau, qui se trouve dans un coin du laboratoire de génétique. Le labo est très en désordre, et les humains et les équipements prennent toute la place disponible, et les étagères menacent de s'effondrer sous le poids des bouteilles, des jarres et des récipients. Rozmahel passe près d'un ami, qui est en train d’examiner quelque chose dans un microscope. Un gros réfrigérateur qui ronronne barre le passage ; une autre étudiante met des gants pour insérer des centaines de portions de liquide soigneusement mesuré dans de petites éprouvettes.
Tout à coup Rozmahel s’arrête, juste avant d'arriver à son bureau. Il y a quelque chose d'inhabituel sur cette impression : ah, voila, la délétion de trois bases  — un type de mutation génétique dans une séquence d'ADN. Les molécules d’ADN sont de longues chaînes d’instructions qui servent à la fabrication de protéines ; les protéines sont elles–mêmes de longues chaînes de molécules connectées entre elles, et que l’on appelle des acides aminés. Chaque instruction d'ADN se trouve dans une unité comportant trois pièces, et qu’on appelle une paire de trois bases ; chacune d’entre-elle représente un acide aminé particulier nécessaire à la construction d'une protéine.  Pour Rozmahel, cette délétion de trois bases est similaire à une perle qui aurait disparu d’un collier précieux. Une mutation similaire à celle-ci pourrait entraîner quelque chose d'aussi simple qu'un changement dans la couleur des yeux, ou d'aussi complexe qu'une maladie mortelle.
Au lieu de se rasseoir à son bureau, Rozmahel se précipite pour montrer ces résultats à son directeur, le Dr. Tsui (prononcer “Choy”). Il est presque six heures du soir, et la plupart des gens sont déjà partis, mais Lap-Chee Tsui est toujours au travail, dans son petit bureau. Quand Rozmahel arrive, Tsui est recourbé sur son bureau, en train d'examiner d'autres résultats d'expérience. Les étagères sont surchargées de livres, des piles de papier recouvrent toutes les surfaces horizontales, et Rozmahel contemple le tapis vert élimé tout en attendant.
“Qu'est-ce qu’il a, Richard?” demande Tsui en souriant.
“Je suis presque sûr d’avoir trouvé une délétion de trois bases, regardez ici.” Rozmahel montre les deux séquences d'ADN, celle provenant des gènes d'une personne en bonne santé et celle d’une personne atteinte de mucoviscidose — une maladie mortelle qui tue un canadien sur 2000, la plupart du temps des enfants. La mucoviscidose est la maladie génétique la plus courante dans les populations caucasiennes. Les enfants atteints de mucoviscidose naissent déjà malades, la moitié d'entre eux mourra avant d'avoir 25 ans et peu d’entre-eux dépasseront l’âge de 30 ans. Cette maladie affecte toutes les parties du corps qui sécrètent du mucus, comme les poumons, l’estomac, le nez et la bouche. Le mucus des enfants atteints de mucoviscidose est si épais que parfois ils n'arrivent pas à respirer.
Tsui regarde le papier imprimé et déclare, « C’est très bien Richard. Maintenant, prouvez-moi que c’est vrai. » Tsui ne semble pas du tout impressionné, mais il sait que c’est un signe majeur, un indice important leur indiquant qu’ils sont sur la piste de ce qu'ils cherchent : le gène de la mucoviscidose, la cause de cette terrible maladie. Mais ils ont déjà eu de faux espoirs, et il ne veut pas se laisser entraîner à faire la fête avant d’avoir bien vérifié. Il est possible que la différence entre les deux séquences de gènes soit juste une variation normale entre individus. Si on prend deux personnes en bonne santé et que l’on compare 1000 bases d’ADN, on aura une bonne chance de trouver la même chose que ce que vient de trouver Rozmahel ; il existe de nombreuses petites variations entre chaque individu.
Mais Tsui se rappelle de ce jour — le 9 mai 1989 — comme du jour où ils ont découvert le gène de la mucoviscidose. Lui et son équipe ont passé les cinq mois suivants à s’assurer que leur découverte était bien réelle, en faisant et refaisant les tests pour voir si les résultats seraient les mêmes. Ils ont identifiés un motif de « signature » de l’ADN, situé de chaque côté de la délétion de la paire de base, et en se servant de ce motif comme d'un marqueur ils ont comparé les gènes de 100 personnes en bonne santé avec une séquence d'ADN identique provenant de cent malades souffrant de mucoviscidose. Au mois de septembre 1989, ils étaient enfin sûrs de tenir le gène de la mucoviscidose.

Le jeune scientifique...

Lap-Chee Tsui a grandi à Dai Goon Yuen, un petit village situé du côté de Kowloon à Hong Kong, près de l’aéroport de Kai Tak. Quand il était petit il faisait partie d'une bande de gamins, principalement des garçons, qui allaient explorer les étangs, attraper des têtards et des poissons pour faire de simples expériences.
Un de leurs projets préférés était d’aller au marché et d’acheter des vers à soie. Il les rapportaient à la maison et les nourrissaient de feuilles de mûrier cueillies dans le jardin du voisin. Tsui se rappelle d’un jour où lui et ses amis avaient cueilli presque toutes les feuilles de l’arbre et où le voisin, furieux, les avait chassé.
Étant enfant, Tsui rêvait d’être architecte et aujourd’hui il dessine toujours ses propres diagrammes et présentations ; il ne commença à s'intéresser à la génétique qu'après avoir obtenu son doctorat. Il s’intéressait plus à l’étude de la nature des maladies.
Après avoir obtenu son baccalauréat et sa maîtrise à l’université chinoise de Honk Kong,  Tsui continua ses études à l’université de Pittsburgh aux États-Unis. À cette époque, Hong Kong était toujours une colonie britannique, et même si Tsui était habitué aux manières des anglais, il dut s’adapter également aux méthodes américaines, ce qui ne fut pas toujours facile. Il explique, « C’est comme de commencer à jouer au basket-ball quand on a passé sa vie à jouer au soccer, il faut un petit moment avant d’apprendre à ne pas taper du pied dans la balle. »
Après avoir obtenu son doctorat, Tsui exerça son premier emploi dans le Tennessee, au Laboratoire National d’Oak Ridge. Après y avoir passé environ une année, il accepta un poste au département de génétique de l'hôpital des Enfants malades de Toronto, Ontario, où il travailla pendant 20 ans et où il fit de nombreuses découvertes. En 2002 Tsui retourna à Hong Kong, où il devint vice-président de l’Université de Hong Kong.
Étant enfant, Tsui rêvait d’être architecte et il dessine toujours ses propres diagrammes et présentations.
Grâce à Tsui, les scientifiques comprennent mieux le fonctionnement de la mucoviscidose.

La science

Les généticiens moléculaires essayent de comprendre la structure et la fonction des gènes. Lap-Chee Tsui est particulièrement intéressé par le gène de la mucoviscidose et par les autres gènes situés sur le chromosome humain numéro 7. Les chromosomes sont des filaments qu’on trouve dans les noyaux cellulaires des animaux et des plantes ; ils sont porteurs des informations héréditaires sur les organismes, dans les molécules d'ADN.

Après la découverte du gène de la mucoviscidose par Tsui en 1989, il a aussi du découvrir ce que faisait exactement ce gène. Au cours des années, lui et son équipe ont compris que la séquence d'ADN portant la mutation faisait partie des instructions permettant de fabriquer une protéine spécifique appelée cftr (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), une partie de la membrane cellulaire dans certaines cellules épithéliales (de surface) qui génèrent le mucus. Ces cellules spéciales peuvent recouvrir les passages d’air du nez et des poumons, ou la paroi de l’estomac.

La protéine de cftr régule le passage des ions chlorure à travers la paroi de la cellule ; ces ions, grâce à un processus appelé osmose, ajustent le degré de « liquidité » des fluides sécrétés par la cellule. La protéine est faite de longues chaînes d’acides aminés. La protéine de cftr possède 1,480 acides aminés. Il manque aux enfants atteints de mucoviscidose un seul acide aminé dans leur cftr. L’absence de cet acide aminé est la cause du fait que leur mucus finit par être trop épais ; de nombreuses choses deviennent trop difficiles pour eux. Grâce aux recherches de Tsui, les scientifiques comprennent beaucoup mieux comment la maladie "fonctionne", et il est maintenant facile de prévoir quand un couple "produira" un enfant atteint de mucoviscidose. Grâce à une meilleure compréhension, les scientifiques pourraient aussi être capables d'élaborer des traitements améliorés pour les enfants nés malades.

Pourquoi une personne sur 25 de race caucasienne porte-t’elle la mutation de la mucoviscidose ? Tsui pense que les gens porteurs pourraient aussi porter des mutations bénéfiques qui pourraient, par exemple, leur donner une plus grande résistance aux maladies diarrhéiques. Dans la nature il n'est pas inhabituel de trouver "le bon" lié au "mauvais".

1. Le chromosome humain 7 : le gène de la mucoviscidose se trouve sur le long bras du  chromosome 7. Une personne sur 25 de la population caucasienne est porteuse de la mutation génétique de la mucoviscidose dans ce gène. Le chromosome 7 possède 150 millions de paires de base ou unités d'ADN.

2. Le gène de la mucoviscidose : grâce à l’utilisation de techniques microbiologiques, Tsui a d’abord localisé la région qui produit le gène de la mucoviscidose et qui se trouve sur une région particulière du chromosome. Cette région possède 230,000 paires de bases d'ADN qui composent les 1,480 acides aminés dont la courbe forme la protéine cftr (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Le petit triangle montre l’endroit où se trouve la mutation de la délétion des trois paires de base qui a été découverte par Tsui et son équipe.

3. Modèle de protéine cftr dans la membrane de la cellule : un gène normal fabrique du cftr qui régule le passage des ions chlorure et donc la sécrétion du mucus dans les cellules épithéliale (de surface) qui recouvrent les intestins, les poumons etc... Un acide aminé manquant à cet endroit cause la majorité des cas de mucoviscidose. Le reste des cas sont causés par plus de 1200 mutations différentes sur le gène cftr, chacune de ces mutations entraînant un petit nombre de cas. 3. 

Mystère

Les gènes d’un singe et d’un humain sont presque identiques, et ne diffèrent que par 2% environ. Comment expliquer qu’une si petite différence puisse créer deux animaux si différents ? Pourquoi les hommes deviennent-ils des hommes et les singes des singes ? Cette différence est due à la façon dont un organisme contrôle les instructions génétiques qui seront lues à partir de son ADN. Ce système de contrôle est appelé la "régulation de l'expression des gène" et il est toujours très mal compris. Tsui compare la situation entre les humains et les singes à celle de deux orchestres, qui devrait jouer chacun avec exactement les mêmes instruments et la même partition : les résultats seront très différents si les deux orchestres ont chacun un chef d'orchestre différent. Pour Tsui, le plus grand mystère est d’identifier et de caractériser le chef d’orchestre dans le système génétique humain.

Pour continuer l'exploration:

Sites Internet sur la mucoviscidose :

 


Carrière

Alors comme ça, vous voulez devenir généticien
Lap-Chee Tsui encourage les gens à faire carrière dans les « sciences de la vie ». En plus des emplois traditionnels comme ceux de techniciens ou de chercheurs à l’université et professeurs, de nouvelles possibilités sont en train d'émerger comme directeurs de société dans le domaine de la biotechnologie, ou même comme banquiers spécialisés dans les investissements en biotechnologie. « Comme la biologie génomique est la discipline principale sur laquelle repose toute la recherche dans les sciences de la vie et la médecine, un diplômé en biologie ne doit pas se limiter uniquement aux emplois dans le domaine de la biologie pure » déclare Tsui. Il existe de nombreux instituts de recherches qui ne sont pas liés aux universités, de même que des compagnies pharmaceutiques ou biotechnologiques. Après le lycée, il faut de 11 à 15 ans de formation pour atteindre le niveau d’un chercheur biologiste indépendant comme Tsui. Son conseil aux apprentis généticiens « « Cultivez votre curiosité, votre persistance et passion. »
Tsui travaille normalement entre 10 à 16 heures pas jour : « Je suis vraiment heureux quand j’arrive à réaliser des expériences dont les résultats correspondent plus ou moins à mes hypothèses d'origine » déclare t’il. Mais il est encore plus heureux quand il obtient des résultats complètement inattendus. La partie la plus excitante de son travail est d’interpréter des données inattendues et de découvrir quelque chose de complètement nouveau.
Une large gamme d’emplois est disponible pour les personnes qui ont reçu une formation en génétique : éleveur ou sélectionneur, spécialistes médicaux, employés dans le domaine de la pharmacie et du gouvernement sont quelques-unes des possibilités.

La personne

Date de naissance
21 décembre 1950
Lieu de naissance
Shanghai, Chine
Résidence
Hong Kong, Chine
Membres de famille
  • Père : Jing-Lue
  • Mère : Hui-Ching (Wang) Hsue
  • Épouse : Lan Fong Ng
  • Enfants : deux fils, Eugène et Félix
Personnalité
Timide, positif, rit beaucoup
Musique préférée
Turandot, un opéra de Puccini, fin de l’acte I
D'autres intérêts
Voyager, la gastronomie, le basket-ball, dessiner
Titre
Vice-président de l'université de Hong Kong
Bureau
Université de Hong Kong, Chine
Situation
Working
diplomes
  • BSc (Biologie), Université chinoise de Hong Kong, 1972
  • M.Phil. (Biologie), Université chinoise de Hong Kong, 1974
  • Doctorat (Sciences biologiques), Université de Pittsburgh, Pennsylvanie, 1979
Recompenses
  • Récompense “Paul di Sant’Agnese Distinguished Scientific Achievement Award”, Fondation pour la mucoviscidose (USA), 1989
  • Gold Medal of Honor, Pharmaceutical Manufacturers Association of Canada, 1989
  • Récompense du centenaire, Société Royale du Canada 1989
  • Fellow de la Société Royale du Canada, 1990
  • Award of Excellence, Société de Génétique du Canada, 1990
  • Récompense “Courvoisier Leadership”, 1990
  • Récompense “Gairdner International”, 1990
  • Fellow de la société royale de Londres, 1991
  • Récompense “Doris Tulcin" pour la recherche sur la mucoviscidose, Fondation pour la mucoviscidose (USA), 1991
  • Officier de l'Ordre du Canada, 1991
  • Médaille Cresson, Franklin Institute, 1992
  • Récompense “Mead Johnson”, 1992
  • Récompense “Distinguished Scientist”, Canadian Society of Clinical Investigators, 1992
  • Prix de la recherche Sarstedt 1993
  • XII San Remo Récompense Internationale pour la recherche en génétique 1993
  • Prix J.P. Lecocq, Académie des Sciences, Institut de France, 1994
  • Récompense Henry Friesen, Société Canadienne pour Clin
Mentor
K. K. Mark, qui lui a montré comment se concentrer sur une seule chose, et comment y exceller ; Roger Hendricks qui lui a appris comment encourager la réflexion indépendante et ne pas dire aux étudiants ce qu’il faut faire ; Manuel Buchwald, qui lui a montré comment avoir l’esprit critique et considérer les choses dans une perspective large; et Han Chang qui lui a appris comment être flexible, savoir s’adapter, et comprendre la façon de penser occidentale (des États-Unis).
Dernier mis à jour
8 avril 2015
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