Donald D. Brown, embryologiste révolutionnaire (1931

Jul 09, 2023

Susan A. Gerbi est professeur de biochimie George Eggleston à l'Université Brown à Providence, Rhode Island. Elle a rencontré Don pour la première fois à la fin des années 1960, alors qu'elle était étudiante diplômée avec Joseph Gall à l'Université de Yale à New Haven, Connecticut. En 1993, elle succède à Don à la présidence de l'ASCB.

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Crédit : Institution Carnegie pour la Science

Les expériences de Don Brown ont révolutionné notre compréhension de la manière dont un œuf fécondé se transforme en organisme adulte. Ses recherches à l’interface de la biologie moléculaire, de l’embryologie et de la biochimie ont joué un rôle déterminant dans le déplacement de l’orientation de la biologie du développement des observations anatomiques au microscope vers les études mécanistes des gènes et de leur régulation. Les premiers travaux de Brown sur les gènes isolés ont conduit à l'avènement de l'ADN recombinant, lorsqu'il est devenu possible de modifier directement les gènes des organismes. Il a également jeté les bases d’un génie génétique ciblé.

Né à Cincinnati, Ohio, Brown a obtenu un diplôme de premier cycle au Dartmouth College de Hanovre, dans le New Hampshire, ainsi qu'un diplôme de médecine et une maîtrise à la faculté de médecine de l'Université de Chicago, dans l'Illinois. Il a choisi une carrière dans la recherche après une discussion dans un journal-club sur l'article classique de James Watson et Francis Crick, publié en 1953, dans Nature, sur la structure de l'ADN. Fasciné par la façon dont les embryons se développent, Brown a décidé de se concentrer sur le rôle de l'ADN dans le développement.

Après un an en tant qu'interne au Charity Hospital de la Nouvelle-Orléans, en Louisiane, et deux ans aux National Institutes of Health de Bethesda, dans le Maryland, Brown a passé une année de formation à l'Institut Pasteur de Paris pour étudier la régulation des gènes chez les bactéries. C’est là qu’est né le domaine de la biologie moléculaire ; et il a été stimulé par les déjeuners-débats animés par les futurs lauréats du prix Nobel Jacques Monod, François Jacob et André Lwoff.

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En 1961, Brown retourne aux États-Unis et rejoint le département d'embryologie de la Carnegie Institution à Baltimore, Maryland, en tant que premier biochimiste. Il y reste jusqu'à sa retraite en 2005, en étant le directeur de 1976 à 1994, période durant laquelle le département acquiert une renommée mondiale.

À Carnegie, il a décidé d'explorer les bases moléculaires du développement de l'embryon, en utilisant la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis). Lors de la première étape de l’expression des gènes, des segments d’ADN sont copiés par transcription pour produire de l’ARN. Dans l’étape suivante, les ribosomes (contenant l’ARN ribosomal, ARNr) servent d’usines cellulaires pour synthétiser les protéines. En collaboration avec le biologiste britannique du développement John Gurdon, Brown a découvert qu'un mutant Xenopus dépourvu de nucléoles (structures sphériques à l'intérieur du noyau de la cellule) ne produisait ni l'ARNr ni ne possédait de gènes d'ARNr - et donc que le nucléole constitue le composant ARNr des ribosomes.

Il a également déduit que les œufs (ovocytes) de Xenopus sains dans l’ovaire, qui contiennent des milliers de nucléoles, possèdent des copies supplémentaires de gènes d’ARNr. Cette découverte de « l'amplification génique » a été publiée dans un article fondateur en 1968 (DD Brown et IB Dawid Science 160, 272-280 ; 1968) ; Le biologiste cellulaire américain Joseph Gall a rapporté un résultat similaire de manière indépendante la même année. Cette découverte remet en question l’idée selon laquelle toutes les cellules d’un organisme possèdent une quantité constante d’ADN. Il est désormais également admis que l’amplification génique peut être une caractéristique du cancer. Les travaux de Brown de 1968 impliquaient l'isolement des gènes avant l'époque du clonage de l'ADN, et la quantité massive de gènes d'ARNr amplifiés provenant des ovocytes de Xenopus était purifiée par centrifugation. C'était la première fois qu'un gène était purifié, et d'autres ont utilisé ce matériel pour cloner le premier gène eucaryote, lançant ainsi l'ère de l'ADN recombinant.

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Ensuite, Brown a exploré la régulation de l’activité des gènes pour un autre composant du ribosome : l’ARN 5S. En 1979, il a assisté à la conférence Gordon sur la biologie du développement à Andover, dans le New Hampshire, pour présenter ses découvertes. Lors de l'événement social d'ouverture, la nouvelle des résultats de Brown s'est répandue comme une traînée de poudre. Au moment où il a prononcé son discours quelques jours plus tard, tout le monde dans l'auditoire connaissait déjà la punchline : l'activité des gènes était contrôlée par une « région de contrôle interne » située au milieu du gène de l'ARN 5S, et non avant le gène comme cela avait été le cas. attendu.