Par David Pike
Université des femmes du Texas
25 octobre 2022 – DENTON – Il existe une dimension inconnue de tous, mais peu commune. Il est vaste, mais s’inscrit dans le noyau d’une seule cellule et défie le concept de l’esprit humain du fini. On le trouve dans chaque créature vivante sur Terre et dans sa matrice se trouve le plan de chaque organisme, mais jusqu’à très récemment, il existait au-delà de la compréhension humaine. C’est le monde de l’infiniment petit.
C’est également la salle de classe de Catalina Pislariu, PhD, professeur de biologie à la Texas Woman’s University.
Et c’est un peu difficile de se faire une idée.
“C’est tellement abstrait”, a déclaré Pislariu. “Quand j’ai commencé à étudier cela à l’école il y a 22 ans (quand elle a commencé à poursuivre son doctorat), j’étais au niveau de beaucoup de mes étudiants qui ne peuvent pas comprendre cela. Comment faites-vous cela?”
Pislariu, le professeur Nathaniel Mills, PhD, et l’assistante d’enseignement Hala Samara enseignent des cours de biologie moléculaire, une branche de la science qui étudie l’ADN et inclut le clonage. Pislariu, cependant, s’irrite de cette limitation.
“Ce n’est pas seulement du clonage, ce sont des techniques, des méthodes et des instruments moléculaires”, a-t-elle déclaré.
Et c’est l’un des cours de deuxième cycle les plus pratiques offerts par TWU.
“C’est le type de cours que vous ne pouvez pas enseigner en ligne”, a déclaré Pislariu. “Il est destiné aux nouveaux étudiants diplômés de se familiariser avec les techniques moléculaires afin qu’ils puissent les utiliser dans leurs propres recherches.”
La biologie moléculaire, une expression qui n’existait pas avant 1945, est l’étude de la façon dont les molécules interagissent les unes avec les autres dans les organismes vivants pour remplir les fonctions de la vie, et s’applique à de nombreux domaines scientifiques.
“Dans notre classe, nous avions des biologistes du cancer, des neuroscientifiques, des spécialistes de la dégradation des protéines”, a déclaré l’étudiant Miles Gladen. “Nous apportons tous nos recherches dans la salle de classe.”
Mais quelque chose de surprenant s’est produit dans la classe 2021-22. Les étudiants n’ont pas seulement appris à faire des découvertes plus tard dans leur carrière. Ils ont en fait fait des découvertes sur plusieurs séquences d’ADN uniques qui ont été publiées dans la base de données de séquences génétiques du National Center for Biotechnology Information de la National Library of Medicine.
“Au début, je ne savais pas que les étudiants obtiendraient des données d’une telle qualité qui seraient publiables”, a déclaré Pislariu. “Ils font chaque petit travail qu’un scientifique chevronné ferait dans leur recherche. C’est une expérience merveilleuse. Ils sont passés d’une identité de gène à déplacer ce gène dans un plasmide, à le séquencer, à découvrir la séquence et à découvrir le code localisation des protéines dans le travail d’un semestre.”
Et le Centre national de biotechnologie a vérifié que les découvertes étaient nouvelles et correctes.
“Ils étaient ravis”, a déclaré Pislariu à propos de ses élèves. “L’excitation que cela apporte lorsque vous avez un projet qui a un but, qui commence par une question initiale et se termine par un produit final qui vous donne une réponse scientifique, qui les rend vraiment excités.”
Pour la grande majorité de la population, la biologie moléculaire est totalement étrangère. La plupart d’entre nous ignorent ses concepts et son langage. Par exemple, considérons le titre de l’une des quatre soumissions publiées :
“Medicago truncatula F. tricycle ARNm de protéine de domaine PLAT/LH2 (NPD2) spécifique aux nodules, cds complets”
Ou le titre d’une des méthodes de recherche de cours du catalogue TWU :
“Les plasmides comme vecteurs d’ADN recombinant”
Et si c’est incompréhensible, essayez de comprendre la nature physique de l’ADN.
Le monde invisible des microbes et des cellules se mesure en micromètres. Un microbe, comme une bactérie, peut mesurer entre 1 et 10 micromètres. Une cellule animale mesure 10 micromètres. À titre de comparaison, un mètre (un peu plus long qu’un mètre) équivaut à un million de micromètres.
Mais beaucoup d’entre nous, à un moment donné à l’école, ont regardé à travers un microscope pour voir des microbes et des cellules. L’ADN, cependant, est dans un monde sub-invisible percé au microscope électronique. En fait, il y a seulement 10 ans que la double hélice d’ADN a été photographiée pour la première fois dans des images floues et indistinctes.
Dans vos cellules se trouve votre ADN, composé de choses appelées nucléotides, qui mesurent 0,6 nanomètre. Un nanomètre est 1 000 fois plus petit que ce micromètre, ou un milliard de fois plus petit qu’un mètre. Pourtant, ces minuscules molécules organiques sont les éléments constitutifs des 3,2 milliards de paires de bases de votre ADN contenues dans chacune de vos cellules.
Si cela ne met pas l’accent sur votre perception de la réalité, essayez ceci : si l’ADN d’une seule cellule était déroulé, il ferait six pieds de long. Et si l’ADN de toutes vos cellules était déroulé et enfilé bout à bout, ce brin aurait une longueur de 107 milliards de kilomètres, soit 22 fois la distance entre la Terre et Pluton.
“Mes amis en dehors de l’école et du milieu universitaire disent” tu fais quoi tous les jours? “”, A déclaré Gladen. “Il y a un niveau de connaissances très élevé que les étudiants doivent apporter au cours. Ce n’est pas accessible à n’importe qui. Mais pour les personnes qui veulent approfondir le domaine scientifique, c’est une classe importante.”
Pourquoi si important ?
“Nous effleurons la surface de la biotechnologie moléculaire, avec des utilisations que nous ne pouvons pas imaginer maintenant”, a déclaré Pislariu. “Et il y en a d’autres qui arrivent tout le temps. Je pense que l’avenir de la médecine va impliquer beaucoup de thérapie génique.”
La thérapie génique consiste à traiter la maladie en réparant ou en reconstruisant le matériel génétique défectueux, ce qui promet d’être d’une immense importance dans une variété de domaines médicaux.
Ce potentiel se reflète dans la croissance prévue de l’emploi en biologie moléculaire. Au cours des 10 prochaines années, le domaine devrait croître de 19%, bien plus que la plupart des industries.
Le cours de biologie moléculaire donne aux étudiants les outils dont ils ont besoin pour faire partie de cette industrie. La classe attire des étudiants d’autres écoles, dont l’Université du nord du Texas, et, travaillant en petits groupes, les étudiants passent par chaque étape, de la fabrication de solutions à l’utilisation d’azote liquide pour broyer les tissus avant d’extraire l’ADN génomique.
“Je donne à chaque équipe d’étudiants un numéro d’identification de gène”, a déclaré Pislariu. “À partir de là, ils doivent découvrir comment récupérer la séquence à l’aide d’outils bioinformatiques, comment cloner ce gène dans une série de plasmides de manière à produire éventuellement la protéine codée en tant que fusion avec un marqueur fluorescent, une protéine fluorescente verte. Grâce à une série de transformations, le plasmide d’expression est déployé dans les feuilles de tabac. Dans les deux jours, la protéine étiquetée par fluorescence brillera, nous permettant de découvrir exactement où se trouve la protéine à l’intérieur de la cellule.
Il n’y a aucune utilité pratique à fabriquer une feuille de tabac qui brille, à moins que vous ne vouliez rouler vos propres cigarettes dans le noir. Le but ici est d’apprendre les techniques et les méthodes pour utiliser les feuilles de tabac comme outils pour localiser les protéines incandescentes.
“C’était l’une des meilleures classes que j’ai eues pour savoir comment faire des techniques de recherche”, a déclaré Gladen. “Beaucoup de techniques dont j’avais entendu parler et apprises en classe, mais le Dr Pislariu et le Dr Mills ont pu nous guider et ont fait un travail incroyable en nous aidant à comprendre comment les exécuter et à nous montrer les techniques que nous peut-être pas tous les jours dans notre recherche. C’est un vrai cours de base pour un doctorant.
“Vous ne résolvez pas tout en une seule session”, a déclaré Pislariu. “C’est le flux de travail. Ils font tout, chaque petite étape. Chaque étape a son propre avantage. Même si une étape ne fonctionne pas bien, vous en apprenez. Parfois, vous apprenez mieux d’une erreur que lorsque tout se passe bien.
“Cela demande beaucoup de patience. Et de passion.”
