Rosalinde Franklin, chimiste et biologiste moléculaire en tant que la vraie découvreuse de la structure de l’ADN
Francis Crick et James Watson découvrent la structure chimique de la molécule d’ADN (polymère à double hélice) en utilisant des études de diffraction des rayons X développées par Rosalind Franklin et Maurice Wilkins
À propos de Rosalinde Franklin, chimiste et biologiste moléculaire
En tant que la vraie découvreuse de la structure de l’ADN et pour la controverse entourant le manque de crédit accordé à son rôle dans la découverte. Elle a fourni des informations clés sur la structure de l’ADN en capturant la « Photographie 51 » de la forme « B » de l’ADN en 1952 alors qu’elle était au King’s College de Londres. Ce travail a constitué la base du célèbre modèle d’ADN de James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkin qui a abouti à leur prix Nobel en 1962.
Rosalinde Franklin (1920-1958)
Rosalinde Elsie Franklin était une physico-chimiste et cristallographe aux rayons X anglaise qui a contribué à la découverte de la structure moléculaire de l’acide désoxyribonucléique (ADN), un constituant des chromosomes qui sert à coder l’information génétique. À partir de 1951, elle a réalisé des photographies minutieuses de l’ADN par diffraction des rayons X, ce qui l’a amenée à soupçonner la forme hélicoïdale de la molécule, du moins dans les conditions qu’elle avait utilisées. Lorsque James Watson a vu ses photographies, il a eu la confirmation de la forme en double hélice que lui et Francis Crick ont ensuite publiée. Elle n’a jamais reçu la reconnaissance qu’elle méritait pour son travail indépendant, mais était décédée d’un cancer quatre ans avant que le prix Nobel ne soit décerné à Crick et Watson.
Événements historiques
1951-10-23 La chimiste anglaise Rosalind Franklin identifie pour la première fois les deux types de carbone produits par la température, dans un article publié par la Royal Society
1958-04-17 Ouverture de l’Exposition Universelle de Bruxelles en Belgique, avec un modèle de la chimiste Rosalind Franklin décédée d’un cancer la veille
28 février 1953: Le jour où les scientifiques ont découvert la double hélice
Un samedi matin de 1953, Watson et Crick ont déduit la structure de l’ADN, découvrant ainsi « le secret de la vie »
L’endroit : The Eagle, un pub sympathique et lieu de restauration préféré du personnel, des étudiants et des chercheurs travaillant dans l’ancien laboratoire Cavendish de l’Université de Cambridge, sur la Free School Lane à proximité.
La date : le 28 février 1953, un jour où l’histoire réelle et honnête a été écrite.et L’heure : 12h.
Deux hommes sont entrés dans le pub bruyant pour créer encore plus de bruit. Le premier était un grand bactériologiste américain dégingandé de 25 ans aux cheveux décoiffés nommé James Watson. Le second, Francis Crick, était un physicien britannique de 37 ans qui, selon l’un de ses rivaux scientifiques, ressemblait à « une déroute de bookmaker ». Avec des voix retentissantes et une bravade juvénile, l’étrange duo s’est vanté d’avoir, selon les mots de Francis Crick – ou du moins à la mémoire de James Watson rappelant les paroles de Francis Crick – « Nous avons découvert le secret de la vie. »
En effet, ils l’avaient fait. Le matin même, les deux hommes ont élaboré la structure en double hélice de l’acide désoxyribonucléique, mieux connue de tous les élèves de première année sous le nom d’ADN. Remarquez, ils n’ont pas découvert l’ADN. Cet exploit scientifique a en fait été accompli en 1869 par Friedrich Miescher, un chimiste physiologiste travaillant à Bâle, en Suisse. Miescher a déterminé que l’ADN, un acide nucléique trouvé dans le noyau de la cellule, était composé de sucre, d’acide phosphorique et de plusieurs bases contenant de l’azote. Mais pendant des décennies, personne ne savait grand-chose de sa fonction précise.
En 1944, un trio de scientifiques, Oswald Avery, Colin Macleod et Maclyn McCarty, a déterminé que l’ADN était le « principe de transformation », la substance qui transporte l’information génétique. Néanmoins, il restait de nombreux opposants qui estimaient que la composition chimique de l’ADN était beaucoup trop simple pour transporter des données aussi complexes et, au lieu de cela, soutenaient que les protéines devaient contenir le véritable matériel génétique.
Prouver comment le simple brassage de produits chimiques contenus dans l’ADN contenait un tel éventail d’informations nécessitait une élucidation de sa structure réelle, faisant écho à un concept vieux de plusieurs siècles dans l’histoire de la médecine et de la science qui perdure encore aujourd’hui : en particulier, il faut déterminer le forme d’une unité biologique avant que l’on puisse commencer à comprendre sa fonction.
Watson et Crick ont travaillé avec des modèles tridimensionnels pour reconstruire la molécule d’ADN, un peu comme un étudiant utilise ces fichus bâtons et balles pour préparer un examen de chimie organique. À seulement 80 kilomètres de là, cependant, une équipe de scientifiques du King’s College de Londres utilisait une technique relativement nouvelle appelée cristallographie aux rayons X pour étudier l’ADN. L’une d’elles, Rosalind Franklin, a réussi à prélever un diagramme de diffraction des rayons X à partir d’un échantillon d’ADN qui montrait une forme en croix ou en hélice clairement reconnaissable. À l’insu de Franklin, l’un de ses collègues a laissé Watson voir l’image quelques jours plus tôt.
L’image de l’ADN de Franklin a confirmé expérimentalement l’exactitude du modèle théorique à double hélice que Watson et Crick développaient. Comme Watson réfléchit plus tard sur l’importance du 28 février 1953 : « La découverte a été faite ce jour-là, pas lentement au cours de la semaine. C’était simple ; instantanément, vous pouviez expliquer cette idée à n’importe qui. être un scientifique de haut niveau pour voir comment le matériel génétique a été copié ». Ils ont terminé la construction de leur désormais célèbre modèle le 7 mars 1953.
Watson et Crick ont publié leurs découvertes dans le numéro du 25 avril 1953 de Nature. C’était une brève communication qui discutait de la double hélice de l’ADN et suggérait que les deux brins d’ADN lui permettaient de créer des copies identiques de lui-même. Indépendamment de la brièveté du rapport, l’annonce a changé à jamais le monde de la médecine et de la science. Tragiquement, en 1958, Rosalind Franklin est décédée d’un cancer de l’ovaire. Elle avait 37 ans. Watson et Crick, ainsi que Maurice Wilkins (le collègue de Franklin qui a montré à Crick ses données), ont remporté le prix Nobel de médecine ou de physiologie en 1962. Mais parce que les règles du prix empêchent qu’il soit décerné à titre posthume, Franklin n’a pas reçu le crédit qu’elle si richement mérité jusqu’à des années après sa mort. Dans ses mémoires de 1968, « The Double Helix », James Watson discute de sa rivalité moins que gentleman avec Rosalind Franklin ainsi que de l’appréciation qu’il en est venue à acquérir pour son travail brillant. Galant, peut-être, mais le crédit était à court d’un dollar et quelques jours trop tard. Le 28 février 1953 a été un jour marquant dans l’histoire humaine, la médecine et la science ainsi qu’un moment transformateur dans la vie de Watson et Crick. Malheureusement, ce n’était qu’un autre jour dans le laboratoire pour la méconnue Rosalind Franklin.
Le Dr Howard Markel est directeur du Centre d’histoire de la médecine et professeur émérite George E. Wantz d’histoire de la médecine à l’Université du Michigan.
Il est l’auteur ou l’éditeur de 10 livres, dont « Quarantine ! East European Jewish Immigrants and the New York City Epidemics of 1892 », « When Germs Travel : Six Major Epidemics That Have Invaded America Since 1900 and the Fears They Have Unleashed » et « Une anatomie de la toxicomanie: Sigmund Freud, William Halsted et la drogue miracle cocaïne. »
Les photographies historiques de l’ADN aux rayons X
Après la guerre, Rosalind Franklin se rend en France grâce à une réfugiée nommée Adrienne Weill, ancienne étudiante de l’université Pierre et Marie Curie, qu’elle avait rencontrée à Cambridge. En 1947, elle a l’opportunité d’entrer au Laboratoire central des services chimiques, à Paris, où elle se forme à la cristallographie aux rayons X, aussi appelé diffractométrie aux rayons X, aux côtés de Jacques Mering, spécialiste du domaine. Elle se sert de ces nouvelles connaissances pour poursuivre ses recherches sur le charbon, notamment sur le passage du charbon au graphite.
Paris et la diffraction des rayons XEn 1947, à 27 ans, Franklin s’installe à Paris. Elle vivait exceptionnellement bon marché dans la capitale française, car la priorité de sa logeuse était de trouver un locataire respectable.
Franklin a rejoint l’équipe de chercheurs de Jacques Mering au laboratoire central du gouvernement français, où Mering a été le pionnier des études de diffraction des rayons X sur les solides amorphes, c’est-à-dire des solides comme le charbon sans structure cristalline régulière.
De retour à Londres, Rosalind Franklin intègre le King’s College en 1951. Affectée au département de biophysique, elle met à profit son expertise en cristallographie aux rayons X pour étudier l’ADN. Elle vient alors prêter main forte à Maurice Wilkins et Raymond Gosling, un doctorant, qui avaient déjà effectué des travaux de diffraction sur cette molécule, en améliorant considérablement la technique utilisée. Mais des tensions s’installent entre Franklin et Wilkins…
Dans ce contexte, Rosalind Franklin et Raymond Gosling découvrent les deux conformations de la molécule d’ADN, qu’elle nommera A et B. Les deux chercheurs réalisent également de superbes clichés de l’ADN par diffractométrie aux rayons X, qui permettront d’identifier la structure à double hélice. Ainsi, en 1953, Rosalind Franklin arrive à la conclusion que les deux conformations de l’ADN présentent une telle structure et commence à les décrire dans des articles scientifiques.
Un malentendu empoisonne une relation
Malheureusement, Maurice Wilkins et Rosalind Franklin, travaillant dans le même domaine, dans le même laboratoire, finiront par cesser de se parler. Ils ont travaillé séparément sur la structure de l’ADN.
La tension est apparue pour la première fois parce que, à l’insu de Wilkins, son patron Randall avait dit à Franklin qu’elle reprendrait le travail de Wilkins sur l’ADN. Remarquablement, il n’a pas dit cela à Wilkins. La situation a été aggravée par le fait que Wilkins était absent pendant la première semaine ou deux après l’arrivée de Franklin, lorsque Franklin a succédé à Wilkins en tant que conseiller doctoral de Gosling.
Les travaux de Rosalind Franklin ont été écartés
Au King’s College, Maurice Wilkins poursuit ses recherches sur l’ADN B en parallèle des travaux de Rosalind Franklin, de même que James Watson et Francis Crick à l’université de Cambridge. Ces derniers s’appuient largement sur les découvertes effectuées par Rosalind Franklin et Maurice Wilkins pour construire un modèle moléculaire de l’ADN.
En mars 1953, Rosalind Franklin quitte le King’s College pour le Birckbeck College. Ses travaux sur l’ADN sont alors aboutis, mais ils doivent rester au King’s College, sur ordre du directeur. De leur côté, James Watson et Francis Crick publient leur modèle dans Nature en avril 1953. Les travaux antérieurs de Rosalind Franklin et Maurice Wilkins ne seront publiés que plus tard, comme en soutien au modèle de Crick et Watson.
Par un concours de circonstances, Rosalind Franklin sera ainsi écartée de la découverte de la structure à double hélice de l’ADN. Les tensions avec les autres chercheurs, d’une part, et sa position sceptique et prudente envers le modèle proposé par Crick et Watson, sont un début d’explication. Maurice Wilkins, James Watson et Francis Crick ont quant à eux accepté de collaborer. Il apparaît aussi que les travaux de Rosalind Franklin ont été utilisés à son insu après son départ du King’s College.
Structure de l’ADN découverte
En 1953, James Watson, dès ce samedi matin, passe son temps au Cavendish Laboratory de Cambridge, mélangeant des modèles découpés en carton des molécules des bases de l’ADN : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T). Au bout d’un moment, dans une étincelle d’ingéniosité, il découvrit leur association complémentaire. Il s’est rendu compte que A joint à T avait une ressemblance étroite avec C joint à G, et que chaque paire pouvait tenir ensemble avec des liaisons hydrogène. De telles paires pourraient également s’adapter parfaitement comme des échelons se rencontrant à angle droit entre deux squelettes sucre-phosphate hélicoïdaux anti-parallèles d’ADN enroulés autour d’un axe commun. Une telle structure était cohérente avec la preuve connue du diagramme de diffraction des rayons X. Chaque hélice séparée avec sa moitié des paires pourrait former une matrice pour reproduire la molécule. Le secret de la vie !
James Watson (1928)
James Dewey Watson est un biochimiste et généticien américain qui a partagé le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1962 (avec Francis Crick et Maurice Wilkins) pour la découverte de « la structure moléculaire des acides nucléiques et son importance pour le transfert d’informations dans le matériel vivant ». L’acide désoxyribonucléique (ADN) est la substance contenue dans les cellules qui contrôle l’hérédité. Crick et Watson ont commencé leur collaboration en 1951 et ont publié leur article sur la structure en double hélice le 2 avril 1953 dans Nature. Cette réalisation est devenue une pierre angulaire de la génétique et a été largement considérée comme l’une des découvertes les plus importantes de la biologie du XXe siècle.
https://www.scientificamerican.com/article/february-28-the-day-scientists-discovered-double-helix/
https://todayinsci.com/4/4_06.htm#WatsonJames
https://todayinsci.com/2/2_28.htm#event
https://www.todayinsci.com/4/4_16.htm#death
16 Avril 1958 – Décès de Rosalind Franklin, pionnière de l’ADN