Comment faire de la recherche sur l’évolution ?, Clémence Grandlarge

Une jeune chercheuse retrace pour Progressistes son parcours scientifique jusqu’à sa thèse, brillamment soutenue en décembre 2018. Clémence évoque le cadre théorique de son travail, son expérience de doctorante et ses recherches sur la génétique, et elle nous dit aussi ses inquiétudes quant à son avenir. 
*Clémence Grandlarge est docteure en biologie évolutive.

LES MÉCANISMES ÉVOLUTIFS
De l’origine des espèces a été publié par Darwin en 1859. L’ouvrage a posé les bases de la théorie de l’évolution. Cette théorie, qui s’est imposée au centre de la biologie, ne cesse d’être consolidée par la recherche, en particulier en génétique.
Les gènes subissent des mutations en permanence. Ces mutations sont majoritairement annulées par des mécanismes de réparation, ou restent sans conséquences. Si la mutation est héritable, c’est-à-dire qu’elle se produit dans les cellules germinales (pour la reproduction), une partie de la descendance de l’espèce sera porteuse de cette mutation. Si cette mutation devient avantageuse pour les individus qui en sont porteurs, alors ceux-ci, sur du long terme, permettront au gène muté de devenir l’unique copie du gène originel.
L’évolution par mutation et les différents processus de sélection ont donné lieu à une immense diversité d’espèces vivantes. Si 99 % des espèces ayant existé ont aujourd’hui disparu, chaque année de nouvelles espèces sont découvertes, particulièrement dans les groupes taxonomiques des insectes ou des bactéries. Aussi, chaque être vivant que nous considérons nous est apparenté, de près ou de loin. Plus la divergence avec l’ancêtre commun est importante entre deux espèces, plus les deux espèces sont génétiquement différentes.
Les différences et les similarités entre deux espèces sont dues à leur matériel génétique respectif. Les gènes contiennent les informations de base pour la fabrication des protéines, qui elles-mêmes ont des fonctions dans l’organisme. On dit que le gène « code » pour la protéine. Aussi, la couleur de nos yeux, le fonctionnement de nos cellules, de nos organes, ainsi que la joie ou la tristesse par exemple, sont régulés en partie par nos protéines.
Lorsqu’un nouveau gène apparaît, si la protéine qu’il code est avantageuse pour l’individu, le gène aura plus de chances de se transmettre, et de se répandre dans toute l’espèce. Néanmoins, les choses se compliquent lorsqu’on prend en compte les réseaux d’interactions des protéines. En effet, une protéine n’est jamais utile toute seule. Sa fonction tient obligatoirement à son interaction avec d’autres protéines.
L’ÉVOLUTION DU COUPLE LIGAND-RÉCEPTEUR
Il existe plusieurs types d’interactions protéiques. On trouve par exemple les interactions enzyme-substrat, protéine-ADN, anticorps-antigène. Au cours de mon doctorat, avec les chercheurs de l’équipe qui m’avait accueillie, nous avons travaillé sur les ligands et les récepteurs, des protéines qui fonctionnent en binôme, comme une clé et une serrure. Les récepteurs membranaires sont des protéines présentes dans la membrane plasmique des cellules. Les ligands protéiques endogènes sont des protéines provenant du milieu extracellulaire. J’ai cherché à comprendre comment ces interactions protéiques étaient apparues au cours de l’évolution et s’étaient ajustées pour fonctionner à deux.
Globalement, mon travail s’est concentré sur différents points clés. En tout premier lieu, nous avons cherché à comprendre si, dans l’évolution des animaux, les récepteurs et leurs ligands respectifs étaient apparus en même temps. Pour cela, nous avons déterminé plusieurs tournants évolutifs cruciaux dans la phylogénie des animaux. Par exemple, la séparation de l’ancêtre des organismes non vertébrés de celui des organismes vertébrés ou encore de l’ancêtre des mammifères de celui des reptiles sont des tournants évolutifs déterminants. Une fois cette chronologie définie, nous avons utilisé des logiciels de phylogénie pour savoir si les éléments du couple étaient apparus en même temps. Nous avons ensuite comparé nos résultats à ceux obtenus par un modèle probabiliste. Et la réponse fut oui ! : les ligands et leurs récepteurs apparaissent plus souvent en même temps que s’ils étaient indépendants l’un de l’autre.
Ça semble intuitif, mais il n’en est rien.
Beaucoup de récepteurs aujourd’hui restent sans ligands connus, et inversement. Aussi, savoir que l’évolution favorise la co-apparition ouvre de nouvelles perspectives.
Par la suite, nous nous sommes demandé comment s’étaient mises en place les interactions pour les cas moins courants ou les deux partenaires n’étaient pas arrivés en même temps. Le modèle que j’utilise est fondé sur un algorithme simple. C’est un algorithme avec lequel je simule ma population de départ. Puis je la fais évoluer, en ajustant mes paramètres pour favoriser certaines mutations de liaison, etc. Enfin, dans un dernier temps, nous nous sommes intéressés au poids qu’avaient les événements de duplication complète de génome dans les remaniements des couples ligands-récepteurs. Pour cela, nous avons créé un algorithme qui nous permettait de faire des recherches dans tous les arbres phylogénétiques des humains. Pour les curieux, l’algorithme est en ligne sur GitHub, dans le projet Orthofishing1.
Représentation schématique de l’algorithme génétique utilisé dans mes recherches. Chaque étape représente un événement que subit la population.
LA PRATIQUE DE LA RECHERCHE
Personnellement, j’ai adoré être en doctorat. Soutenir une thèse, toucher à la fin d’une expérience aussi prenante que passionnante, c’est beaucoup d’émotions. Malgré des moments de gros doutes, de panique même, cela reste une chance inouïe d’être payée pour lire des articles à la pointe de la connaissance, pour monter des hypothèses, des expériences. C’est une satisfaction immense de travailler sur un projet dont on ne connaît pas les débouchés. La modélisation, par exemple, a été la période la plus stimulante de mon travail. Le modèle créé est comme une formule magique: on la fabrique, on l’applique, et le résultat peut être complètement inattendu. Et puis, disons-le, faire partie d’une communauté scientifique est aussi très flatteur. Aujourd’hui, les scientifiques construisent le socle de connaissances reconnu par la société. Aussi, être de ceux qui apportent des réponses est extrêmement enthousiasmant. Pendant le doctorat, j’ai eu la chance de prendre part à des congrès scientifiques, qui m’ont beaucoup apporté. Pendant mes trois années de doctorat, j’ai aussi été amenée à donner des cours.
Cette expérience a définitivement orienté mes choix professionnels. Aujourd’hui, j’aimerais être enseignante-chercheuse: coupler l’activité de recherche et de transmission est, pour moi, le métier parfait. Toute cette belle expérience m’a motivée pour rechercher un postdoctorat ou un contrat de recherche à l’étranger. En sciences, c’est un peu le passage obligatoire à signaler sur un CV si on veut tenter les concours pour devenir chercheur. Néanmoins, penser au chemin qu’il me reste à parcourir me génère beaucoup de stress.
PERSPECTIVES PROFESSIONNELLES 
Personnellement, je ne voudrais pas travailler dans le privé. Pourtant, les postes dans les universités et les laboratoires publics sont de plus en plus compliqués à obtenir. Il faut un CV « béton », avec le plus de publications possibles, et dans les revues les plus prestigieuses,   le plus de postdocs…
C’est terrible de se dire qu’après tant d’études on n’est qu’à la moitié du chemin, qu’il va falloir postuler pour des postdoctorats, se « vendre », partir à l’étranger, parler anglais, apprendre de nouvelles techniques, publier, vite, bien, dans les meilleurs journaux. Et donc travailler le plus tard le plus souvent. Faire des manips le soir, du terrain le week-end. Puis trouver un nouveau postdoc, rebouger, recommencer encore.
Jusqu’à ce que notre CV nous semble assez gonflé pour tenter les concours en France. Et là, c’est reparti. Il faut postuler, monter son dossier, monter son projet de recherche; le réécrire, le réadapter à chaque offre. Beaucoup de chercheurs finissent par trouver un poste à l’étranger, faute de place dans notre propre pays. Moi, je voudrais faire ma vie en France, et si jamais je ne trouve pas de poste, je ne sais pas si j’aurai le courage de vivre à l’étranger… ou de tout recommencer.
L’âge moyen pour avoir un poste dans la recherche est de 33 ans. C’est plutôt angoissant comme nouvelle. Surtout pour une femme. Beaucoup de chercheuses ont déjà des enfants lorsqu’elles accèdent à leur premier emploi. Plusieurs facteurs d’ailleurs limitent l’accès des sciences aux femmes. Déjà pour l’accès au doctorat, les chiffres montrent qu’il y a moins de femmes que d’hommes dans nos disciplines.
Dans mon expérience personnelle, c’est quelque chose qui m’a marqué. Pendant toutes mes années de licence en biologie, nous étions une large majorité de filles ; en master 2 recherche, nous étions alors une classe mixte, ce qui signifie que les hommes, moins nombreux, se sont majoritairement destinés à une carrière de recherche. Dans mon cursus en bio-informatique, la différence était beaucoup plus marquée dès la licence: il y avait beaucoup plus d’hommes que de femmes. Outre les différences genrées, on trouve bien sûr des problèmes plus connus dans le monde scientifique. Les revues dans lesquelles nous publions sont payantes, au profit de grandes entreprises. Les thésards n’ont pas tous le même traitement : il dépend beaucoup de leurs directeurs. Les thésards scientifiques sont rémunérés, mais ce n’est pas systématiquement le cas dans d’autres disciplines, ce qui crée d’énormes injustices.
Malgré cela, la thèse aura été une belle expérience que je souhaite à tout le monde. La recherche scientifique reste un univers extrêmement stimulant. Rendre l’ensemble des données de recherche publiques et accessibles à tous serait un premier grand pas pour promouvoir le goût des longues études.

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