Des Blue Ridge Mountains à la PCR

Correspondances en Onco-Urologie - Vol. VII - n° 2 - avril-mai-juin 2016 117

h i s t o i r e

Des Blue Ridge Mountains à la PCR

From the Blue Ridge Mountains to PCR

P. Camparo*

L

Une licence de sciences en poche (Georgia Institute of Technology, 1966), après un premier mariage et un premier enfant, Mullis rejoint Berkeley, en Californie.

C’est là, dit-il, qu’il apprendra le plus de la vie, grâce à la bienveillance de son directeur de thèse, Joe B. Neilands.

Buvant du thé l’après-midi, suivant les cours d’astro- physique plutôt que ceux de biochimie, Mullis n’en est pas moins pour Neilands un génie touche-à-tout…

intéressé par tout et, surtout, par le reste. Il obtient un doctorat de biochimie en 1972, se marie pour la deu- xième fois, a 2 nouveaux enfants, songe un moment à devenir écrivain, est serveur dans un restaurant après son second divorce, puis finit par être recruté par une société de biotechnologie, Cetus Corporation, qui produit des oligonucléotides et dont un des direc- teurs, Donald Glaser − prix Nobel de physique en 1960 à 34 ans, pour l’invention de la chambre à bulles −, avait été membre du jury de sa thèse de doctorat.

Mullis s’intéresse dorénavant à la synthèse de l’ADN.

Nous sommes à l’automne 1979, à San Francisco, en Californie.

Le laboratoire voisin de celui de Mullis travaille à la détection de mutations ponctuelles. Parce qu’une séquence oligonucléotidique peut être présente en plusieurs endroits du génome et que la recherche d’une mutation s’effectue sur une séquence spécifique, Mullis pense qu’il faut pouvoir disposer d’une méthode permettant d’obtenir de façon spécifique une concentration suffisante de la séquence que l'on désire étudier. À la fin des années 1970, le clonage de séquences génomiques s’effectue à partir de fragments d’ADN obtenus à l'aide des enzymes de restriction puis inclus dans des génomes bactériens, méthode imparfaite et non sans danger, pense Mullis. Il envisage initialement d’utiliser une méthode proche de celle du séquençage décrite par Sander à la fin des années 1970, à l’aide de didésoxynucléosides triphosphates radioactifs permettant de stopper la réaction de synthèse d’ADN complémentaire de la séquence à étudier. Mais il se heurte à des problèmes de contrôle interne des phosphatases alcalines bactériennes qui dégradent les didésoxynucléosides.

Un vendredi de mai, alors qu’il roule sur la Pacific Coast Highway 148 entre Emeryville, siège de Cetus, et le comté de Mendocino, où il a un cabanon de campagne, Mullis laisse vagabonder son esprit. Pour répondre à sa problématique, il imagine ce qui se passerait si, au lieu de disposer d’une sonde oligonucléotidique reconnaissant la séquence recherchée, on en disposait de 2. Après tout, Cetus en fabrique plus que de besoin.

En présence de simples polymérases, on obtiendrait 2 brins complémentaires de l’ADN, de longueur variable, contenant tous 2 la séquence à étudier. Simple mais imparfait. La route défile, l’odeur des marronniers se répand depuis la montagne. Et… si on renouvelait l’opé- ration d’hybridation une seconde fois ? On obtiendrait 2 copies identiques des brins de longueur variable…

mais surtout 2 copies exactes des séquences recher- chées ! Puis, en renouvelant l’hybridation… Mullis stoppe la voiture. Il est au kilomètre 46, il ouvre la boîte à gants, saisit un papier et un stylo, réveillant sa nouvelle compagne assoupie à ses côtés. Deux puissance 10 font 10 ²⁴ . Dix fois encore et ce sont environ 1 million de copies, 10 autres fois et voilà 1 milliard de copies.

Eurêka ! Mullis a conscience qu’il vient de découvrir * Centre de pathologie, Amiens.

Kary Bank Mullis

0117_COU 117 21/06/2016 16:46:46

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terme de Polymerase Chain Reaction (PCR). Le week-end se passe en excitations et interrogations. Est-il possible que personne n’ait pensé à cela ? De retour le lundi chez Cetus, Mullis interroge ses collègues. Aucun ne voit d’objection à son raisonnement, mais aucun ne semble particulièrement intéressé. Les recherches bibliographiques s’avèrent infructueuses. Quelques mois de travaux et de validations, et Mullis publie sa découverte en 1986 dans la revue Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. Il n’attend plus que la gloire (il sera récompensé du prix Nobel de chimie en 1993) et la fortune (sa découverte est brevetée sous le numéro US 4683195 A en 1987).

Il y a dans la découverte de Mullis plusieurs choses que l’auteur ne manque pas de rappeler. Tout d’abord, l’importance de la curiosité et du jeu qui l’ont toujours animé, mais quelque chose aussi de la provocation dans la démarche du chercheur, que Mullis élèvera au rang d’art de vivre et qu’il présentera avec espièglerie.

Il raconte ainsi dans ses mémoires (Dancing Naked in the Mind Field) que, le jour de sa désignation comme lauréat du prix Nobel, il préféra partir surfer plutôt que

de répondre aux journalistes, ou encore que, invité par l’empereur Akihito en 1993, il proposa à ce dernier qui avait une fille de la marier à son propre fils contre…

un tiers du royaume. Ensuite, la part de chance et d’ignorance qui accompagne parfois les découvertes majeures. Il y a un peu de Mark Twain dans Mullis lorsqu’il raconte que, s’il avait su que les phosphatases alcalines bactériennes étaient zinc-dépendantes, il n’aurait sans doute jamais découvert la PCR.

Mais cela, tout compte fait, importe peu.

La PCR a connu, depuis son invention, des dévelop- pements considérables en biologie, en génétique, en médecine, en médecine légale ou en paléobiologie.

De nombreuses évolutions techniques sont venues améliorer la méthode, Mullis étant lui-même à l’origine de certaines. Il y a bien là quelque “accomplissement original et exceptionnel qui a fait avancer les frontières de la connaissance et servi la cause de la paix et de la prospérité de l’humanité” (Japan Prize, Tokyo, 1993).

Mullis vit aujourd’hui à Newport Beach, en Californie, avec sa troisième épouse, Nancy. Il a gagné, un peu, en sagesse. Et sa “grenouille” continue d’atteindre des

hauteurs inespérées. ■

P o u r e n s avo i r p l u s …

• Kary B. Mullis - Biographical.

http://www.nobelprize.org/

nobel_prizes/chemistry/lau- reates/1993/mullis-bio.html

• Mullis K, Faloona F, Scharf S, Saiki R, Horn G, Erlich H. Specific enzymatic amplification of DNA in vitro: the polymerase chain reaction. Cold Spring H a r b S y m p Q u a n t B i o l 1986;51(Pt 1):263-73.

• Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S et al. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase.

Science 1988;239(4839):487-91.

• Dancing naked in the mind field. New York: Vintage Books Pantheon, 1998.

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