Barbara McClintock - Définition

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Université du Missouri - Columbia

Durant ses années dans le Missouri, McClintock étendit ses recherches sur l'effet des rayons X sur la cytogénèse du maïs. Elle observa la rupture et la fusion des chromosomes des cellules de maïs irradiées. McClintock put aussi démontrer que, chez certaines plantes, une rupture spontanée du chromosome survient dans les cellules de l'endosperme. Durant la mitose, elle observa que les extrémités des chromatides endommagés se rejoignaient après la réplication du chromosome. À l'étape de l'anaphase de la mitose, les chromosomes brisés forment un pont de chromatides, qui se brise lorsque les chromatides se déplacent vers les pôles cellulaires. Ces extrémités endommagées se rejoignent à l'interphase de la mitose suivante, et le cycle se répète, causant d'importantes mutations, ce qu'elle avait détecté comme une variégation dans l'endosperme. Ce cycle rupture, fusion, pontage, aussi décrit comme le breakage–rejoining–bridge cycle, fut une découverte clé en cytogénétique. Cela prouvait, tout d'abord, que la jonction des chromosomes n'était pas un événement relevant du hasard, et ensuite, cela mettait en évidence une source de mutation à grande échelle. C'est, aujourd'hui encore, un centre d'intérêt dans la recherche sur le cancer.

Épis de maïs démontrant diverses mutations

Bien que ses recherches aient progressé à Missouri, McClintock n'était pas satisfaite de son poste à l'Université. Elle se souvenait avoir été exclue des réunion de la faculté et n'avoir pas été tenue au courant des postes à pourvoir dans d'autres institutions. En 1940 elle écrivit à Charles Burnham,

I have decided that I must look for another job. As far as I can make out, there is nothing more for me here. I am an assistant professor at $3,000 and I feel sure that that is the limit for me.
Traduction : J'ai décidé que je devrais chercher un autre emploi. Autant que je puisse m'en rendre compte, il n'y a rien ici pour moi. Je suis un professeur assistant à 3000$ et je suis certaine que c'est là tout ce que je puis espérer.

À l'origine, le poste de McClintock avait été créé spécialement pour elle, par Stadler, et dépendait de lui. McClintock pensait qu'elle n'obtiendrait aucune garantie d'emploi dans le Missouri, bien que certains aient prétendu qu'elle savait qu'on lui proposerait une promotion au printemps 1942. Des preuves récentes révèlent que McClintock avait probablement décidé de quitter Missouri parce qu'elle n'avait plus confiance en son employeur ni en l'administration de l'Université. Au début de 1941, elle fut invitée par le directeur du département de génétique de Cold Spring Harbor à venir y passer l'été. Elle prit un congé sabbatique de Missouri dans l'espoir de trouver un poste ailleurs. Elle avait aussi accepté un poste de professeur invité à l'Université Columbia, où son ancien collègue de Cornell, Marcus Rhoades, était professeur. Il lui offrit de partager ses recherches à Cold Spring Harbor sur Long Island. En décembre 1941, elle se vit offrir un poste de recherche par Milislav Demerec, le nouveau directeur et elle se joignit à l'équipe du Carnegie Institution of Washington du département de génétique (Cold Spring Harbor Laboratory).

Éducation et recherche à Cornell

McClintock débuta ses études au Cornell's College of Agriculture en 1919. Elle étudia la botanique, et reçu son B.Sc. en 1923. Elle découvrit son intérêt pour la génétique lorsqu'elle suivit son premier cours dans ce domaine en 1921. Ce cours était basé sur un cours similaire offert à l'Université Harvard enseigné par C. B. Hutchison, un sélectionneur végétal et un généticien. Hutchinson fut impressionné par l'intérêt marqué de McClintock, et lui téléphona pour l'inviter à participer à son cours gradué de génétique à Cornell en 1922. McClintock accepta l'invitation de Hutchinson pour la raison qu'elle désirait poursuivre ses études en génétique : "Obviously, this telephone call cast the die for my future. I remained with genetics thereafter."

Elle obtient son Master of science et son doctorat respectivement en 1925 et 1927, officiellement en botanique. Ce fut la seule femme, durant toute sa scolarité à Cornell qui obtint un diplôme dans le département d'agriculture.

Durant ses études puis comme assistante postgrade en botanique, McClintock contribua à la formation d'un groupe d'étude dans le tout nouveau domaine de la cytogénèse du maïs. Ce groupe était composé de sélectionneurs de plantes et de cytologistes tels que Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, Harriet Creighton et George Wells Beadle (qui est devenu le lauréat du Nobel de 1958 pour avoir montré que les gènes contrôlent le métabolisme). Rollins Adams Emerson, le chef du Plant Breeding Department supportait ces efforts, même s'il n'était pas lui-même cytologiste.

Les recherches en cytogénétique de McClintock portaient sur le perfectionnement de la manière de visualiser et caractériser les chromosomes du maïs. Cette partie particulière de son travail a influencé toute une génération d'étudiants, et est incluse dans la majorité des livres de référence. Elle a aussi développé une technique de coloration au carmin pour visualiser les chromosomes et a démontré pour la première fois la morphologie des 10 chromosomes du maïs. Ainsi, McClintock a démontré que les chromosomes étaient le support physique de l'hérédité en liant un groupe spécifique de chromosomes à des traits hérités ensemble. Marcus Rhoades notait que l'article publié en 1929 dans Genetics sur la caractérisation de la triploïdie des chromosomes du maïs déclenche l'intérêt scientifique pour la cytogénétique du maïs, et attribuait à sa collègue féminine une dizaine des avancées significatives de ce domaine qui ont été faites par les scientifiques de Cornell entre 1929 et 1935.

Le microscope de McClintock et des épis de maïs à l'exposition du National Museum of Natural History.

En 1930, McClintock a été la première à décrire l'enjambement des chromosomes homologues durant la méiose. En 1931, McClintock et son étudiante diplômée, Harriet Creighton, ont prouvé le lien entre l'enjambement des chromosomes durant la méiose et la recombinaison des traits génétiques. Elles ont observé comment la recombinaison des chromosomes et le phénotype résultant contribue à l'héritage d'un nouveau trait. Avant ce moment, l'hypothèse voulait que la recombinaison génétique pouvait seulement avoir lieu durant la méiose, bien que cela avait été montré génétiquement. McClintock publia la première carte génétique du maïs en 1931, en montrant l'ordre de trois gènes sur le chromosome 9 du maïs.. Cette information apporta des données nécessaires pour l'étude de l'enjambement qu'elle publia avec Creighton. En 1938, elle produisit une analyse cytogénétique du centromère, décrivant l'organisation et le fonctionnement de ce dernier.

Les publications majeures de McClintock, et supportées par ses collègues, l'ont amené à être récompensée par plusieurs bourses postdoctorales du Conseil National de Recherche. Cet argent lui permit de continuer à étudier la génétique à Cornell, à l'University of Missouri - Columbia, et le California Institute of Technology, où elle travailla avec E. G. Anderson. Durant les étés 1931 et 1932, elle travailla avec le généticien Lewis Stadler au Missouri, celui qui introduisit l'utilisation du rayon X en tant que mutagène (l'exposition aux rayons X peuvent augmenter le taux de mutation significativement, ce qui en fait un outil puissant en génétique). Durant ces études sur le maïs muté par les rayons X, elle identifia des chromosomes en anneau, qui se forment lorsque le bout d'un chromosome fusionne à lui-même après un dommage dû à la radiation. À partir de ce résultat, McClintock émit l'hypothèse qu'il devait exister une structure à l'extrémité du chromosome qui devrait normalement assurer sa stabilité. Elle montra que la perte des chromosomes en anneau à la méiose cause la variégation des feuilles de maïs des générations subséquentes à l'irradiation résultante de cette délétion chromosomique. Durant cette période, elle démontra la présence de ce qu'elle appela l'organisateur nucléolaire sur la région du chromosome 6, lequel était requis pour l'assemblage du nucléole durant la réplication de l'ADN.

McClintock reçut une bourse de la Fondation Guggenheim ce qui rendit possible six mois de stage en Allemagne durant les années 1933 et 1934. Elle avait prévu de travailler avec Curt Stern, qui avait démontré l'enjambement chez Drosophila quelques semaines après que McClintock et Creighton l'eurent fait. Cependant, en même temps, Stern émigra aux États-Unis. Elle choisit plutôt d'aller travailler en Allemagne avec le généticien Richard B. Goldschmidt. Elle quitte rapidement l'Allemagne à cause des tensions politiques en Europe, et retourna à Cornell, y restant jusqu'en 1936, lorsqu'elle accepta un poste de professeur assistant au département de botanique de l'Université du Missouri – Columbia lui ayant été offert par Lewis Stadler.

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