Sid Altman Biologie moléculaire

A découvert l'ARN catalytique, réussite pour laquelle il a mérité le Prix Nobel en 1989

"Ne vous inquiétez pas si les choses changent. Faites simplement ce que vous faites de mieux."

L'histoire

Nous sommes en 1970 par une journée de juin exceptionnellement chaude. Sid Altman est inquiet. Il n’a aucun emploi en perspective, et peu de résultats à présenter au bout d’une année de recherches dans le laboratoire de Francis Crick et Sydney Brenner à Cambridge, en Angleterre. Crick est le co-découvreur de l’A.D.N (acide désoxyribonucléique), la molécule qui encode l’information génétique permettant à la cellule de savoir comment fonctionner et grandir. Pour Altman, c’est un honneur incroyable d’avoir été invité dans ce laboratoire célèbre; à l’heure actuelle, c’est probablement le meilleur endroit du monde pour faire la recherche génétique. Mais il ne reste plus que deux semaines à Altman avant son départ, et il n'a aucune idée de l'endroit où il ira, ou de ce qu'il fera par la suite.

Il travaille sur des cellules mutantes dont l’ARN de transfert (acide ribonucléique de transfert) fonctionne mal; cette substance fait partie du système cellulaire qui décode les instructions dans l’ADN. L’ADN et l'ARN sont de longues molécules tordues (pour de plus amples informations sur ces molécules, voir le profil de Michael Smith à la page 145.) Pour la millième fois au moins, Altman prend une plaque de verre sur laquelle se trouve une mince couche de gel. Cette plaque est spéciale; Altman s'en servira pour tenter une nouvelle expérience, quelque chose que personne n’a jamais essayé avant lui. S’il arrivait à isoler un type d'A.R.N spécial, appelé “arn-précurseur,” il pourrait alors expliquer un grand nombre de choses sur la lecture du code génétique à partir d’un filament d’ADN.

Après avoir déposé quelques gouttes d'une substance préparée à partir de cellules mutantes sur le gel, Altman place la plaque dans un champ électrique. Cette technique, appelée électrophorèse, est une méthode standard utilisée pour séparer des composants chimiques. Le champ électrique entraîne le déplacement des différents composants à des vitesses différentes à la surface du gel. Altman attend plusieurs heures, puis il place un film photographique au-dessus du gel. Des quantités minimes d’atomes radioactifs utilisés comme marqueurs au sein de l’ARN émettent des rayons X qui laisseront des bandes caractéristiques sur le film.

En compagnie d’un ami, Altman emporte ce dernier morceau de film dans une chambre noire pour le développer. Au bout de quelques minutes les deux jeunes scientifiques voient tous deux la même chose: une simple tache blanche sur le négatif, mais celle-ci fait naître une pensée dans l’esprit d’Altman: “Maintenant je peux obtenir un boulot.”

Il vient de faire le premier pas dans une longue série d’expériences qui lui apporteront célébrité et succès.

Altman a travaillé un an encore dans le laboratoire de Crick, puis il est devenu professeur de biologie à Yale.

 

Le jeune scientifique...

Sidney Altman a grandi à Montréal, dans la banlieue de Notre Dame de Grace. Jeune, il aimait les livres. Il pratiquait les sports et l'écriture aussi, mais la bibliothèque était une des places qu'il fréquentait le plus. Il lisait un peu de tout, incluant les romans, les livres sur les sports et la science.

Quand Altman avait douze ans, on lui a donné un livre intitulé Explaining the Atom de Selig Hecht. Dans ce livre, Altman a découvert un aspect intéressant des sciences, soit la capacité de prédire certains événements. Cette découverte a eu un impact énorme sur le garçon : il décida à ce moment de devenir scientifique. Il ajoute une nuance « Je n'étais pas intéressé par la biologie dans le temps. J'aimais plutôt la physique nucléaire ».

Un samedi après-midi, quand Altman fréquentait l'école secondaire, un ami lui a proposé d'aller à l'Université McGill pour passer les SAT. Ces examens d'aptitude scholastiques consistent en une étape à franchir dans l'application à toute université américaine. Jusque là, Altman avait seulement considéré de rester au Canada pour faire ses études; il se serait inscrit à McGill. Décidant de tenter sa chance, il accompagna son ami et écriva les examens SAT. Ensuite, Altman et son ami appliquèrent à l'Institut de technologie du Massachusetts à Boston. Altman est accepté, mais pas son ami.

La famille d'Altman a se dépêcher de rammaser l'argent nécessaire pour l'envoyer à cette école renommée, et il n'était même pas certain de vouloir la fréquenter. Il y a eu beaucoup de discussions dans le ménage d'Altman à ce sujet. Mais après avoir passé trois semaines au MIT Altman a su qu'il voulu rester ; il a été impressionné par le calibre élevé des étudiants et il a vraiment eu du plaisir à vivre loin de la maison.

Il a reçu son Baccalauréat en sciences du MIT, puis est allé à ll'école médicale de l'Université du Colorado à Boulder, où il a obtenu son doctorat (PhD) dans la biologie moléculaire. C'est aussi là où il a rencontré Leonard Lerman, un professeur de biologie moléculaire. Lerman a joué un rôle important dans l'obtention d'un stage postdoctoral pour Altman dans le laboratoire de Crick et Brenner en Angleterre. Dans ce laboratoire, il a commencé sa recherche qui le verra mériter le Prix Nobel. Après avoir connu du succès dans quelques projets, Altman est revenu aux États-Unis et est devenu un professeur à l'Université de Yale. Il n'a jamais renoncé à sa citoyenneté canadienne mais a plutôt une citoyenneté duelle: au Canada et aux Etats-Unis.

La science

Les biologistes moléculaires étudient les milliers de réactions chimiques qui se produisent dans les cellules afin de créer et de maintenir la vie. Quant à Altman, il est spécialisé dans les processus chimiques nécessaires à la duplication des informations à partir de l'ADN et à leur utilisation lors de la fabrication des protéines, les blocs de construction moléculaires des cellules. L’information est copiée à partir de l’ADN par la molécule d’ARN, et environ six types d'ARN différents sont impliqués dans le processus de transcription.

Image par : Freelance Illustration

Dans le laboratoire de Crick et Brenner, vers 1970, Altman examinait une partie de ce processus complexe. Il découvrit alors un enzyme appelé “RNase P” (ribonucléase P) qui sert à couper une petite “queue” à l’extrémité d’une molécule intermédiaire d'ARN appelée “ARN-t précurseur.” Les enzymes sont des molécules de protéine spécifiques, qui accélèrent les réactions chimiques, un processus appelé catalyse. La manière dont les enzymes génèrent ce processus consiste en général à maintenir ou tordre une molécule d'une certaine façon, afin que l'un de ses composants chimiques se casse facilement. Il fallut une dizaine d’années à Altman pour découvrir que l’enzyme qu’il étudiait n’était pas un enzyme habituel : au lieu d’être une protéine comme tous les autres enzymes, celui-ci était composé de deux parties — une chaîne d’ARN et une protéine. De plus, c'était la partie d’ARN qui entraînait la catalyse.

Cette découverte était importante, dans la mesure où les molécules d’ARN sont beaucoup plus primitives que les molécules de protéines. Non seulement la découverte d’Altman permettrait éventuellement d’expliquer la manière dont la vie aurait pu commencer il y a des milliards d’années, mais de plus elle offrait un début de solution pour l'élimination d'une forme de vie primitive très agaçante: le virus qui cause le rhume. Les virus du rhume sont fait d'ARN. Il est peut-être possible de concevoir des vaccins catalytiques basés sur l'ARN, qui puissent supprimer les virus du rhume en coupant une partie de leur ARN.

Durant ces dernières années, le Dr. Altman et son équipe de chercheurs de l’Université de Yale ont appliqué leurs connaissances au développement d’une méthode permettant l’inhibition de tout gène dans tout organisme. Ils ont breveté une découverte qui empêche l’expression des gènes de virus dans les cultures cellulaires de tissus humains, et ils espèrent que cette technique sera un jour efficace in vivo – sur les êtres humains.

L’élucidation et la compréhension du rôle important joué par l’ARN dans l’expression des gènes se sont considérablement étendues depuis la découverte d’Altman au début des années 1980. L’ARN emploie une gamme surprenante de mécanismes biochimiques qui peuvent aboutir à différents produits de protéines provenant du même code génétique. “Un nombre incroyable d'ARN différents sont en cours d’identification,” déclare Altman. Par exemple, l’ARN-i (ou “ARN interférent”) régule les gènes dans les vers microscopiques appelés nématodes, ainsi que dans les plantes et les humains. Il est capable d’activer ou de désactiver les gènes. Ces pouvoirs nouvellement découverts de l’ARN changent notre conception des gènes. Nous savons maintenant que, avec l’aide de différents types d’ARN, un seul et unique gène peut être interprété de nombreuses façons différentes, entraînant l'expression de différents produits de protéines. “C’est important, car il y a 20 ans nous avons prédit ceci,” dit Altman. Ceci permet aussi d’expliquer comment un organisme aussi complexe que l'être humain peut émerger à partir de 30000 gènes uniquement.

3D model of M1 RNA. Click to enlarge.

Modèle en 3D de l'ARN M1, la molécule catalytique d'ARN qu'Altman a découverte.

1. La molécule ARN-t précurseur  dont la « queue » est coupée au loin par l'ARN catalytique.
2. La flèche indique le site de clivage où la molécule de ARN-t est divisée. (Le modèle a été produit avec le logiciel de DRAWNA par Eric Westhof, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Centre National de la Récherche Scientifique, Strasbourg, la France.)

Mystère

Altman pense que le plus grand mystère à résoudre par la nouvelle génération est celle de la compréhension du cerveau humain.

Pour continuer l’exploration

Bruce Alberts, et al., Molecular Biology of the Cell, 4e éd., Garland Science, 2001.

Autobiographie sur le site Web du Prix Nobel.

Une entrevue avec Altman sur le site Web du Prix Nobel.

Carrière

Carrière : Tu veux devenir un biologiste moléculaire?


Le nombre d'options de carrière dans la biologie moléculaire augmente rapidement en parallèle avec les connaissances sur le génome humain et son effet sur les processus cellulaires et les voies métaboliques. Les biologistes moléculaires sont payés relativement bien. Il y a des emplois disponibles dans les domaines de la biotechnologie, la chimie, la pharmaceutique, l'alimentation, la santé, l'environnement, aussi bien que dans le gouvernement, les universités, les instituts de recherche, et dans les secteurs de la foresterie et de l'agriculture.


Un conseil de Dr. Altman: « Peu importe la nature de votre emploi, travaillez fort et sérieusement. Soyez préparé pour des tours inattendus. Effectuez le travail requis et éviter de perdre votre temps. » Il précise que les objectifs des adolescents sont rarement réalisés parce qu'ils évoluent pendant l'apprentissage. Plus vous êtes éduqués, plus il est probable que votre salaire sera élevé. Pour obtenir un travail dans le domaine de la biologie moléculaire vous avez besoin de quatre ans d'université, suivis d'environ cinq ans à faire un doctorat. Un ou deux stages post-doctoraux peuvent s'ajouter à votre formation, pour faire un total de dix à douze ans d'études et de recherche.

Altman trouve son travail intéressant les reconnaissances qu'il a méritées satisfaisantes. Son obstacle principal est d'obtenir assez de soutient financier pour faire sa recherche. « Chacun doit payer la guerre, » dit-il, se rapportant à la tendance du gouvernement des États-Unis de dépenser fortement sur les forces militaires, « donc il y a moins d'argent disponible pour la recherche scientifique. »


Son dernier conseil aux biologistes moléculaires en devenir : « Étudiez la chimie, ce que je n'ai pas fait. »

La personne

Date de naissance
7 mai 1939
Lieu de naissance
Montréal, Québec
Résidence
New Haven (Connecticut)
Membres de famille
  • Père, Victor Altman; Mère, Ray Arlin; a deux enfants : un garçon et une fille
Personnalité
Modeste, tranquille, fidèle
Musique préférée
Concerto pour clarinette de Mozart
Titre
Professeur Sterling de biologie, Chaire de recherche de biologie, professeur de chimie, le doyen de l'université de Yale
Bureau
Département de biologie, Université de Yale, le Connecticut, Etats-Unis
Situation
Working
diplomes
  • B.Sc. (physique) Institut de technologie du Massachusetts, 1960
  • Ph.D. (biophysique) Université du Colorado, 1967
Recompenses
  • Prix Nobel de Chimie, 1989
  • Prix de Rosenstiel pour Recherche fondamentale médicale, 1989
  • Prix des Instituts nationaux de la santé, 1989
  • Prix de l'Association de sciences et technologie de l'Université Yale, 1990
Mentor
Leonard Lerman, un professeur de biologie moléculaire à l'Université du Colorado a inspiré Altman à poursuivre ses études dans le domaine de biologie moléculaire. C'est aussi grâce à Lerman qu'Altman a l'a aussi présenté à senté lui à la crampe de Francis et Sydney Brenner.
Dernier mis à jour
5 octobre 2010
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