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Barbara McClintock était une scientifique américaine et cytogénéticienne qui a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1983. McClintock a obtenu son doctorat en botanique de l'Université Cornell en 1927. C'est là qu'elle a commencé sa carrière en tant que chef de file du développement de la cytogénétique du maïs, qui a été l'objet de ses recherches pour le reste de sa vie. À partir de la fin des années 1920, McClintock a étudié les chromosomes et la façon dont ils changent lors de la reproduction chez le maïs. Elle a développé la technique de visualisation des chromosomes du maïs et a utilisé l'analyse microscopique pour démontrer de nombreuses idées génétiques fondamentales. L'une de ces idées était la notion de recombinaison génétique par enjambement lors de la méiose, un mécanisme par lequel les chromosomes échangent des informations. Elle a produit la première carte génétique pour le maïs, reliant les régions du chromosome aux traits physiques. Elle a démontré le rôle du télomère et du centromère, des régions du chromosome qui sont importantes pour la conservation de l'information génétique. Elle a été reconnue comme l'une des meilleures dans le domaine, s'est vu décerner des bourses prestigieuses et a été élue membre de l'Académie nationale des sciences en 1944.
Au cours des années 1940 et 1950, McClintock a découvert la transposition et l'a utilisée pour démontrer que les gènes sont responsables de l'activation et de la désactivation des caractéristiques physiques. Elle a développé des théories pour expliquer la suppression et l'expression de l'information génétique d'une génération de plants de maïs à l'autre. En raison du scepticisme entourant ses recherches et leurs implications, elle a cessé de publier ses données en 1953.
Plus tard, elle a effectué une étude approfondie de la cytogénétique et de l'ethnobotanique des races de maïs d'Amérique du Sud. Les recherches de McClintock ont été bien comprises dans les années 1960 et 1970, car d'autres scientifiques ont confirmé les mécanismes du changement génétique et de l'expression des protéines qu'elle avait démontrés dans ses recherches sur le maïs dans les années 1940 et 1950. Des prix et des reconnaissances pour ses contributions au domaine ont suivi, notamment le prix Nobel de physiologie ou médecine, qui lui a été décerné en 1983 pour la découverte de la transposition génétique ; elle était la seule femme à recevoir un prix Nobel non partagé dans cette catégorie.
Jeunesse
Barbara McClintock est née Eleanor McClintock le 16 juin 1902 à Hartford, Connecticut, troisième des quatre enfants nés du médecin homéopathe Thomas Henry McClintock et de Sara Handy McClintock. Thomas McClintock était l'enfant d'immigrants britanniques ; Sara Ryder Handy descendait d'une vieille famille américaine du Mayflower. Marjorie, l'aînée, est née en octobre 1898 ; Mignon, la deuxième fille, est née en novembre 1900. Le plus jeune, Malcolm Rider appelé Tom, est né 18 mois après Barbara. Quand elle était jeune fille, ses parents ont déterminé qu'Eleanor, un nom « féminin » et « délicat », ne lui convenait pas, et ont choisi Barbara à la place. McClintock était une enfant indépendante dès un très jeune âge, un trait qu'elle a identifié plus tard comme sa « capacité à être seule ». De l'âge de trois ans jusqu'au moment où elle a commencé l'école, McClintock a vécu avec une tante et un oncle à Brooklyn, New York afin de réduire le fardeau financier de ses parents tandis que son père établissait son cabinet médical. Elle a été décrite comme une enfant solitaire et indépendante. Elle était proche de son père, mais avait une relation difficile avec sa mère, une tension qui a commencé quand elle était jeune.
La famille McClintock a déménagé à Brooklyn en 1908 et McClintock a complété ses études secondaires à l'Erasmus Hall High School ; elle a obtenu son diplôme plus tôt en 1919. Elle a découvert son amour pour la science et réaffirmé sa personnalité solitaire au lycée. Elle voulait poursuivre ses études au Collège d'agriculture de l'Université Cornell. Sa mère a résisté à l'envoi de McClintock au collège, craignant qu'elle ne soit pas mariable, ce qui était courant à l'époque. McClintock a failli ne pas pouvoir commencer l'université, mais son père le lui a permis juste avant l'inscription, et elle s'est inscrite à Cornell en 1919.
Éducation et recherche à Cornell
McClintock a commencé ses études au Collège d'agriculture de Cornell en 1919. Là, elle a participé au gouvernement étudiant et a été invitée à rejoindre une sororité, bien qu'elle ait bientôt réalisé qu'elle préférait ne pas rejoindre les organisations formelles. Au lieu de cela, McClintock s'est intéressée à la musique, en particulier le jazz. Elle a étudié la botanique, obtenant un B.Sc en 1923. Son intérêt pour la génétique a commencé quand elle a suivi son premier cours dans ce domaine en 1921. Le cours était basé sur un cours similaire offert à l'Université Harvard, et a été enseigné par C. B. Hutchison, un sélectionneur de plantes et généticien. Hutchison a été impressionné par l'intérêt de McClintock, et a téléphonéé pour l'inviter à participer au cours de génétique des études supérieures à Cornell en 1922. McClintock a pointé l'invitation de Hutchison comme catalyseur de son intérêt pour la génétique : « Évidemment, cet appel téléphonique a scellé mon avenir. Je suis restée avec la génétique par la suite. » Bien qu'il ait été rapporté que les femmes ne pouvaient pas se spécialiser en génétique à Cornell, et que par conséquent sa maîtrise et son doctorat, obtenus en 1925 et 1927 respectivement, ont été officiellement décernés en botanique, des recherches récentes ont révélé que les femmes étaient autorisées à obtenir des diplômes supérieures au Département d'amélioration des plantes de Cornell à l'époque où McClintock était étudiante à Cornell.
Pendant ses études supérieures et sa nomination postdoctorale en tant qu'instructrice en botanique, McClintock a joué un rôle déterminant dans la constitution d'un groupe qui a étudié le nouveau domaine de la cytogénétique chez le maïs. Ce groupe a réuni des sélectionneurs de plantes et des cytologistes, et incluait Marcus Rhoades, le futur prix Nobel George Beadle, et Harriet Creighton. Rollins A. Emerson, chef du Département d'amélioration des plantes, a soutenu ces efforts, bien qu'il ne soit pas lui-même cytologiste.
Elle a également travaillé comme assistante de recherche pour Lowell Fitz Randolph, puis pour Lester W. Sharp, tous deux botanistes à Cornell.
La recherche cytogénétique de McClintock s'est concentrée sur le développement de méthodes pour visualiser et caractériser les chromosomes du maïs. Cette partie particulière de son travail a influencé une génération d'étudiants, car elle a été incluse dans la plupart des manuels scolaires. Elle a également développé une technique utilisant la coloration à la carmine pour visualiser les chromosomes du maïs, et a montré pour la première fois la morphologie des 10 chromosomes du maïs. Cette découverte a été faite parce qu'elle a observé les cellules de la microspore plutôt que du poil racinaire. En étudiant la morphologie des chromosomes, McClintock a pu relier des groupes de chromosomes spécifiques de traits qui étaient hérités ensemble. Marcus Rhoades a noté que l'article de McClintock de 1929 sur la caractérisation des chromosomes du maïs triploïde publié dans Genetics a déclenché l'intérêt scientifique pour la cytogénétique du maïs, et lui a attribué 10 des 17 avancées significatives dans le domaine qui ont été réalisées par les scientifiques de Cornell entre 1929 et 1935.
En 1930, McClintock a été la première personne à décrire l'interaction en forme de croix des chromosomes homologues lors de la méiose. L'année suivante, McClintock et Creighton ont prouvé le lien entre l'enjambement chromosomique lors de la méiose et la recombinaison des traits génétiques. Ils ont observé comment la recombinaison des chromosomes observée au microscope était corrélée avec de nouveaux traits. Jusqu'à ce moment, on avait seulement émis l'hypothèse que la recombinaison génétique pourrait se produire lors de la méiose, bien qu'elle n'avait pas été démontrée génétiquement. McClintock a publié la première carte génétique pour le maïs en 1931, montrant l'ordre de trois gènes sur le chromosome 9 du maïs. Ces informations ont fourni les données nécessaires pour l'étude de l'enjambement qu'elle a publiée avec Creighton ; ils ont également montré que l'enjambement se produit dans les chromatides sœurs ainsi que dans les chromosomes homologues. En 1938, elle a produit une analyse cytogénétique du centromère, décrivant l'organisation et la fonction du centromère, ainsi que le fait qu'il peut se diviser.
Les publications révolutionnaires de McClintock et le soutien de ses collègues ont conduit à ce qu'elle reçoive plusieurs bourses postdoctorales du Conseil national de la recherche. Ce financement lui a permis de poursuivre l'étude de la génétique à Cornell, à l'Université du Missouri et à l'Institut de technologie de Californie, où elle a travaillé avec E. G. Anderson. Au cours de l'été 1931 et 1932, elle a travaillé à l'Université du Missouri avec le généticien Lewis Stadler, qui l'a initiée à l'utilisation des rayons X comme mutagène. L'exposition aux rayons X peut augmenter le taux de mutation au-dessus du niveau naturel, ce qui en fait un puissant outil de recherche pour la génétique. Par son travail avec le maïs mutagénisé par les rayons X, elle a identifié les chromosomes en anneau, qui se forment quand les extrémités d'un seul chromosome fusionnent ensemble après des dommages causés par les rayonnements. À partir de ces preuves, McClintock a émis l'hypothèse qu'il devait y avoir une structure au bout du chromosome qui assurerait normalement la stabilité. Elle a montré que la perte de chromosomes en anneau lors de la méiose causait une variegation du feuillage du maïs dans les générations suivantes l'irradiation résultant d'une suppression chromosomique. Au cours de cette période, elle a démontré la présence de la région organisatrice du nucléole sur une région du chromosome 6 du maïs, qui est nécessaire pour l'assemblage du nucléole. En 1933, elle a établi que les cellules peuvent être endommagées quand une recombinaison non homologue se produit. Au cours de cette même période, McClintock a émis l'hypothèse que les extrémités des chromosomes sont protégées par les télomères.
McClintock a reçu une bourse de la Fondation Guggenheim qui a rendu possible six mois de formation en Allemagne au cours de 1933 et 1934. Elle avait prévu de travailler avec Curt Stern, qui avait démontré l'enjambement chez la Drosophila quelques semaines seulement après que McClintock et Creighton l'aient fait ; cependant, Stern a émigré aux États-Unis. Au lieu de cela, elle a travaillé avec le généticien Richard B. Goldschmidt, qui était un directeur du Institut Kaiser Wilhelm pour la biologie à Berlin. Elle a quitté l'Allemagne plus tôt au milieu de la tension politique croissante en Europe, et est retournée à Cornell, y restant jusqu'en 1936, quand elle a accepté un poste de professeure adjointe offert par Lewis Stadler au Département de botanique de l'Université du Missouri à Columbia. Bien qu'elle soit toujours à Cornell, elle a été soutenue par une subvention de deux ans de la Fondation Rockefeller obtenue pour elle par les efforts d'Emerson.
Université du Missouri
Pendant son séjour au Missouri, McClintock a étendu sa recherche sur l'effet des rayons X sur la cytogénétique du maïs. McClintock a observé la cassure et la fusion des chromosomes dans les cellules de maïs irradiées. Elle a également pu montrer que, chez certaines plantes, la cassure chromosomique spontanée s'est produite dans les cellules de l'endosperme. Au cours de la mitose, elle a observé que les extrémités des chromatides cassées étaient réunies après la réplication du chromosome. En anaphase de la mitose, les chromosomes cassés ont formé un pont de chromatide, qui a été cassé quand les chromatides se sont déplacées vers les pôles cellulaires. Les extrémités cassées ont été réunies en interphase de la mitose suivante, et le cycle s'est répété, causant une mutation massive, qu'elle pouvait détecter comme variegation dans l'endosperme. Ce cycle de cassure-réunion-pont a été une découverte cytogénétique clé pour plusieurs raisons. D'abord, il a montré que la réunion des chromosomes n'était pas un événement aléatoire, et deuxièmement, il a démontré une source de mutation à grande échelle. Pour cette raison, il reste un domaine d'intérêt dans la recherche sur le cancer aujourd'hui.
Bien que ses recherches progressent au Missouri, McClintock n'était pas satisfaite de son poste à l'Université. Elle s'est souvenue d'avoir été exclue des réunions de la faculté, et n'avait pas été mise au courant des postes disponibles dans d'autres institutions. En 1940, elle a écrit à Charles Burnham : « J'ai décidé que je dois chercher un autre emploi. Autant que je puisse le dire, il n'y a rien de plus pour moi ici. Je suis professeure adjointe à 3 000 $ et je suis sûre que c'est la limite pour moi. » Au départ, le poste de McClintock a été créé spécialement pour elle par Stadler, et aurait pu dépendre de sa présence à l'université. McClintock croyait qu'elle n'obtiendrait pas la permanence au Missouri, même si selon certains témoignages, elle savait qu'elle se verrait offrir une promotion du Missouri au printemps 1942. Des preuves récentes révèlent que McClintock a plus probablement décidé de quitter le Missouri parce qu'elle avait perdu confiance en son employeur et dans l'administration de l'Université, après avoir découvert que son emploi serait en danger si Stadler quittait pour Caltech, comme il l'avait envisagé. Les représailles de l'université contre Stadler ont amplifié ses sentiments.
Au début de 1941, elle a pris un congé du Missouri en espérant trouver un poste ailleurs. Elle a accepté un poste de professeure visitante à l'Université Columbia, où son ancien collègue de Cornell Marcus Rhoades était professeur. Rhoades lui a également offert de partager son champ de recherche à Cold Spring Harbor sur Long Island. En décembre 1941, elle a reçu une offre de poste de recherche de Milislav Demerec, le nouveau directeur intérimaire du Département de génétique du Laboratoire Cold Spring Harbor de la Carnegie Institution of Washington ; McClintock a accepté son invitation malgré ses hésitations et est devenue membre permanent de la faculté.
Cold Spring Harbor
Après sa nomination temporaire d'un an, McClintock a accepté un poste de recherche à temps plein au Cold Spring Harbor Laboratory
