La Lettre du Cancérologue • Vol. XXV - n° 8 - septembre 2016 | 455
HISTOIRE
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Des Blue Ridge Mountains à la PCR
From the Blue Ridge Mountains to PCR
P. Camparo1
© Correspondances en Onco-Urologie 2016;VII(2):117-8.
1 Centre de pathologie, Amiens.
Lorsqu’il évoque sa vie, Kary Bank Mullis parle avec nostalgie de son enfance, de ses moments de liberté dans la campagne de Caroline du Nord, au pied des montagnes Bleues où il vit le jour le 28 novembre 1944, à Lenoir. Là, à la fi n des années 1940 et au début des années 1950, entre les vaches de son grand-père et les champs de maïs, est un monde où tout est possible. Avec désinvol- ture et jubilation, il raconte comment, après avoir fait exploser son premier tube à essai aux alentours du Noël de ses 7 ans, il essaye différents mélanges d’explosifs à base de sucre et de nitrate de potassium pour propulser le plus haut possible, et toujours vivante, une grenouille, comment il met le feu à quelques arbres voisins ou est à 2 doigts de provo- quer un incident aérien. Là, lui vient l’idée que la science en général – et la chimie en particulier – est un jeu bien amusant. Jeune adolescent, il s’attarde des après-midi entiers dans la salle de sciences de son collège, installe un laboratoire de chimie dans un ancien poulailler, vendant sa production d'articles chimiques à la Columbia Organic Chemi- cals Company voisine, suffi samment pour pouvoir se procurer l’argent nécessaire à l’achat de nouveau matériel de laboratoire.
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 deuxième fois, a 2 nouveaux enfants, songe un moment à devenir écrivain, est serveur dans un restaurant après son second divorce, puis fi nit par être recruté par une société de biotechnologie, Cetus Corpo- ration, qui produit des oligonucléotides et dont un des directeurs, 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 doréna vant 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 spéci- fi que, Mullis pense qu’il faut pouvoir disposer d’une méthode permettant d’obtenir de façon spécifi que une concentration suffi sante de la séquence que l'on désire étudier. À la fi n 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 bacté- riens, 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 fi n des années 1970, à l’aide de didésoxy- nucléosides triphosphates radioactifs permettant de stopper la réaction de synthèse d’ADN complémen- taire de la séquence à étudier. Mais il se heurte à des problèmes de contrôle interne des phosphatases alcalines bactériennes qui dégradent les didésoxy- nucléosides.
Un vendredi de mai, alors qu’il roule sur la Pacifi c 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 oligo- nucléo tidique reconnaissant la séquence recherchée, on en disposait de 2. Après tout, Cetus en fabrique plus que de besoin. En présence de simples poly- mérases, 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’opéra- tion d’hybridation une seconde fois ? On obtiendrait
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HISTOIRE
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 1024. 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 quelque chose d’extraordinaire, qu’il désigne sous le terme de Polymerase Chain Reac- tion (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 particuliè- rement 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 paléo biologie.
De nombreuses évolutions techniques sont venues améliorer la méthode, Mullis étant lui-même à l’origine de certaines. Il y a bien là quelque “accom- plissement 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. ■
Pour en savoir plus…
• Kary B. Mullis - Biographical.
http://www.nobelprize.org/
nobel_prizes/chemistry/
laureates/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 Harb Symp Quant Biol 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.
SAMEDI DIMANCHE LUNDI
8 OCT. 9 OCT. 10 OCT.
COPENHAGUE
7-11 octobre 2016
Coordonnateur
Pr Denis Moro-Sibilot (Grenoble)
Rédacteurs
Dr Clarisse Audigier-Valette (Toulon) Pr Virginie Westeel (Besançon) Dr Nathalie Charbonnier (Vaucresson) RETROUVEZ-NOUS À PARTIR DU 9 OCTOBRE SUR :
RETROUVEZ-NOUS À PARTIR DU 14 JANVIER SUR : RETROUVEZ-NOUS À PARTIR DU
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Attention, ceci est un compte-rendu de congrès et/ou un recueil de résumés de communications de congrès dont l’objectif est de fournir des informations sur l’état actuel de la recherche ; ainsi, les données présentées sont susceptibles de ne pas être validées par les autorités de santé françaises et ne doivent donc pas être mises en pratique. Le contenu est sous la seule responsabilité du coordonnateur, des auteurs et du directeur de la publication qui sont garants de son objectivité.
Sous l’égide de La Lettre du Cancérologue - Directeur de la publication : Claudie Damour-Terrasson - Rédacteur en chef : Pr Jean-François Morère
E-journal
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