Le pionnier des protéines

Rudolf Aebersold a consacré toute sa carrière à l’étude des protéines. Il a contribué à la mise en place des deux filières de recherche que sont la protéomique et la biologie des systèmes. Ses découvertes sont aujourd’hui utilisées pour la détection précoce de cancers et dans la médecine personnalisée. Cette année, le professeur Aebersold voit son travail récompensé par le Prix scientifique suisse Marcel Benoist.

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Même après sa retraite, Rudolf Aebersold, le lauréat du Prix Marcel Benoist, reste curieux et veut continuer à contribuer activement et concrètement au transfert des connaissances. Photo: Daniel Rihs

Les protéines sont omniprésentes dans le corps humain: elles sont les principales composantes des ongles et des cheveux, elles ont une fonction régulatrice en tant qu’hormones dans les processus métaboliques, elles combattent les infections sous la forme d’anticorps et sont utilisées dans le transport de molécules. Chaque cellule du corps contient de huit à neuf milliards de protéines, ce qui correspond à peu près au nombre d’humains sur Terre. «Il n’y a pas de vie sans protéines», résume Rudolf Aebersold. Le nouveau lauréat du Prix Marcel Benoist étudie les protéines depuis quarante ans, il les appelle «les artisans de la cellule». Ce sont elles qui dirigent et réalisent les dizaines de milliers de réactions chimiques qui ont lieu dans les cellules et qui déterminent les différentes propriétés et fonctions de ces dernières.

Un travail fastidieux et monotone
Bien qu’il existe des milliers de types de protéines différents, elles sont toujours composées des 20 mêmes acides aminés au maximum. Le nombre et l’agencement des acides aminés déterminent le type de protéine. Pour comprendre les propriétés et les fonctions d’une protéine, il faut connaître cet agencement. C’est exactement ce sur quoi a porté le travail de Rudolf Aebersold au début de sa carrière scientifique.

C’était au début des années 1980, lorsque Rudolf Aebersold était doctorant au biocentre de l’Université de Bâle. Dans l’entreprise Ciba-Geigy, il a alors commencé un travail de séquençage de certaines protéines à l’aide de méthodes chimiques. Sa curiosité le tirait en avant, malgré le côté fastidieux, lent et monotone de son travail. Six mois ont été nécessaires pour parvenir à déterminer la composition d’une seule protéine. Pourtant, le jeune chercheur était convaincu qu’il existait un moyen d’accélérer cette procédure. En 1984, après avoir obtenu son doctorat, il s’est donc présenté au célèbre California Institute of Technology de Pasadena, en biologie cellulaire, avec l’aide du Fonds national suisse. Son objectif: améliorer et accélérer le séquençage des protéines grâce à l’automatisation. Dans le chaos créatif d’un groupe de recherche interdisciplinaire, Rudolf Aebersold est parvenu à perfectionner grandement sa technique d’analyse, et même à découvrir quelques nouvelles protéines par la même occasion.

La révolution protéomique
Les brillants résultats de Rudolf Aebersold ont éveillé l’intérêt de nombreuses universités, qui lui ont proposé des postes de professeur assistant. Le scientifique a choisi l’Université de la Colombie-Britannique (University of British Columbia), moins prestigieuse d’un point de vue académique par rapport aux autres universités, car Vancouver lui semblait une ville agréable pour lui et sa famille, avec trois enfants en bas âge. Cette décision s’est avérée bénéfique aussi sur le plan professionnel, puisque c’est dans l’Ouest canadien qu’il a réalisé sa première percée scientifique. En effet, abandonnant ses anciennes techniques de séquençage, il a commencé à utiliser un spectromètre de masse et des méthodes quantitatives. C’est ainsi qu’il a réussi à étudier les protéines d’une nouvelle façon et à déterminer leur nombre et leur composition: une révolution scientifique au travers de laquelle il a posé les bases de la discipline qui est aujourd’hui la protéomique moderne.

Au milieu des années 1990, il est retourné aux États-Unis et a été nommé professeur associé à l’Université de Washington à Seattle. À cette époque prédominait l’idée qu’il suffisait de connaître l’ensemble des gènes et des protéines qui composent une cellule pour en comprendre la physiologie. Les méthodes du professeur Aebersold, qu’il continua de développer à Seattle, ont été utilisées pour dresser des inventaires exhaustifs des protéines existantes – une approche qu’il considérait lui-même d’un œil critique. Il était convaincu qu’on ne peut comprendre une cellule en la regardant uniquement comme un amas de molécules distinctes. «C’est comme pour une langue», explique-t-il. «On peut répertorier dans un livre tous les mots d’une langue et les apprendre par cœur. Mais avec une telle approche, on ne saura ni écrire ni lire, car pour cela il nous faut une syntaxe. On n’obtient un texte qui a du sens que lorsque l’on sait mettre les mots dans le bon ordre et que l’on comprend les liens entre eux.»

Contre toutes les résistances
Pour Rudolf Aebersold, les choses étaient claires: il voulait considérer les cellules comme des systèmes dont les propriétés sont définies par des réseaux de protéines, reliés entre eux par une sorte de «syntaxe de la vie». Cette approche nécessitait d’étudier systématiquement comment les groupes de protéines se forment, comment ils interagissent et comment ils se modifient sous l’influence d’éléments extérieurs, ce qui n’était pas réalisable à l’université. Il a donc fondé avec ses collègues Leroy Hood et Alan Aderem l’Institute for Systems Biology à Seattle, le premier institut de ce genre au monde. Les approches du professeur Aebersold ne suscitaient cependant pas un grand engouement dans le monde scientifique. La biologie des systèmes, dont il compte maintenant parmi les fondateurs, était alors vue comme une mode. Pendant des années, Rudolf Aebersold et ses collègues ont été à contre-courant et ont dû se battre pour la reconnaissance de cette nouvelle discipline scientifique.

Avec le temps, la biologie des systèmes a trouvé sa place, en Suisse également. En 2001, le professeur Aebersold est engagé à titre accessoire à l’Université de Zurich et en 2004, il est nommé professeur à l’École polytechnique fédérale de Zurich, où, dès 2005, il met en place l’Institut de biologie moléculaire systémique (IMSB). À Zurich, Rudolf Aebersold et son groupe de recherche ont réussi à identifier précisément toutes les protéines qui composent chaque cellule du corps humain et à les mesurer. En outre, ils ont pu montrer que l’expression d’un gène ne comportait souvent pas une, mais plutôt une centaine de protéines, disposées sous une certaine forme et en interaction les unes avec les autres, l’agencement et les interactions variant en fonction des conditions.

De la recherche fondamentale à la pratique
Grâce à ses travaux pionniers dans les domaines de la protéomique et de la biologie des systèmes, Rudolf Aebersold a totalement révolutionné notre compréhension des organismes et de la biologie. C’est pourquoi le Prix scientifique suisse Marcel Benoist lui est décerné cette année, quelques mois seulement après son départ à la retraite. Le scientifique n’entend toutefois pas rester inactif. «Ma fascination pour les protéines n’a fait que croître au fil des années», dit-il. «Plus nous avons avancé dans les recherches et plus les questionnements sont devenus passionnants.»

Ceci tient notamment au fait que les résultats de la recherche fondamentale ont pu être toujours plus mis en pratique. Les travaux de Rudolf Aebersold constituent les fondements de la médecine personnalisée, dont l’objectif est de pouvoir déterminer avant le début d’un traitement, à l’aide d’analyses de protéines, si ce dernier est indiqué pour le patient. Les travaux de Rudolf Aebersold sont également mis à profit pour la détection précoce de maladies. Le professeur, décrit par ses collègues comme grand activateur de talents, a dirigé la thèse de Ralph Schiess, qui est parvenu à développer un simple test sanguin pour une détection précoce fiable du cancer de la prostate. Rudolf Aebersold tient à continuer à contribuer lui-même activement au transfert pratique des connaissances. C’est l’une des raisons pour lesquelles il dirigera jusqu’à fin 2023 le projet de l’EPF Zurich sur le profilage des tumeurs, mené en coopération avec l’Université de Zurich et les hôpitaux universitaires de Zurich et de Bâle. Ce qui le pousse à continuer: «Il y a encore tant à découvrir!».

Informations complémentaires

Aurélia Robert-Tissot, SEFRI
Conseillère scientifique, unité Politique des hautes écoles

www.marcel-benoist.ch

https://www.sbfi.admin.ch/content/sbfi/fr/home/services/publications/base-de-donnees-des-publications/s-n-2020-6/s-n-2020-6c.html