G. Beadle, E. Tatum
et le concept un gène - une enzyme

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retour histoire de la génétique
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Avertissement:
cette page n'est PAS une page d'histoire des sciences (discipline à part entière, et je ne suis pas historien). Les références et analyses d'articles qu'elle contient ne servent que de justification à mes propos tenus dans mon cours.

-Sources
De très nombreuses publications historiques de Beadle sont accessibles librement sur PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=search&db=PubMed&term=%20Beadle+GW[auth] notamment celles relatives à ses travaux avec Ephrussi ou Sturtevant sur la Drosophile.
Beadle, G.W. & Tatum, E.L. (1941) Genetic control of biochemical reactions in Neurospora. Proc. Natl. Acad. Sci USA 27, 499-506 (article complet en pdf accessible gratuitement à l'adresse http://www.pubmedcentral.gov/picrender.fcgi?artid=1078370&blobtype=pdf)
Beadle, G. W., 1945b  Genetics and metabolism in Neurospora. Physiol. Rev. 25:643-663, non accessible pour tous sur internet: voici le passage où il cite Garrod: « These studies on tryptophaneless mutants are an example of how genetics can be of use in studying metabolic processes. It is almost exactly analogous to the classical experiments on alcaptonuria in man in which 2,5-dihydroxgphenylacetic acid is accumulated because of a genetic block preventing its further oxydation (Garrod, A. E. Inborn errors of metabolism. 2nd ed., 216 pp. Oxford Medicali Publ., 1923). This intermediate in the breakdown of phenylalanine and tyrosine would probably not have been discovered had it not been for alcaptonuries. In normal individuals it is apparently a transitory intermediate in metabolism and seldom if ever accumulates in sufficient amount to permit, of its identification. Similarly in thryptophane metabolism , ant uranilic acid is normally transitory and would not be easily identified without using genetic blocks to iso1ate it as a metabolic step.»
L'article de Garrod le plus souvent cité (Garrod AE: The incidence of alkaptonuria: a study in chemical individuality. Lancet II 1902; 1616-20) est disponible en ligne (http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/ag-02.pdf). Mais on peut aussi trouver la totalité d'un de ses ouvrages sur la librairie scolaire virtuelle (ESP: Electronic Scholarly Publishing: http://www.esp.org/ ; choisir "digital books" puis Garrod, Archibald. 1923. Inborn Errors of Metabolism, Second Edition. London: Henry Frowde and Hodder & Stoughton).
Je recommande aussi la lecture du discours de réception du Prix Nobel de Beadle en 1958 où il retrace toute sa carrière précédente: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/beadle-lecture.pdf
ainsi que celle de Tatum (http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/tatum-lecture.html)
Pour ceux qui y ont accès il y a des données d'histoire des sciences plus ou moins récentes mais qui sont en fait des articles en hommage à Beadle, par exemple les interventions d'Horowitz: le plus complet étant peut être : A centennial: George W. Beadle, 1903-1989. Horowitz NH, Berg P, Singer M, Lederberg J, Susman M, Doebley J, Crow JF. Genetics. 2004 Jan;166(1):1-10; One-gene-one-enzyme: Remembering biochemical genetics, N. H. HOROWITZ, Protein Sci. 1995 4: 1017-1019 .
Voir aussi, accessible gratuitement: The Centenary of the One-Gene One-Enzyme Hypothesis, Mark Hickman and John Cairns, Genetics, Vol. 163, 839-841, March 2003 (http://www.genetics.org/cgi/content/full/163/3/839), un article qui parle des travaux antérieurs à ceux de Beadle (Cuénot, Bateson, Garrod..., mais aussi des réticences postérieures à 1945... rien n'est dit sur une remise en question plus moderne). Finalement je ne suis pas sûr que l'on puisse aisément tirer grand chose de ce matériel sauf à être spécialiste de l'histoire de la génétique.

On peut aussi accéder intégralement et librement aux livres de Bateson, Morgan et Sturtevant notamment, sur la librairie scolaire virtuelle http://www.esp.org/ ( W. Bateson, 1902, Mendel's Principles of Heredity: A Defence, London: Cambridge University Press ; W. Bateson, 1908. The Methods and Scope of Genetics, London: Cambridge University Press; T. Morgan, 1919, The Physical Basis of Heredity, Philadelphia: J. B. Lippincott Company; T. Morgan, 1928, The Theory of the Gene, Revised and Enlarged Edition, New Haven: Yale University Press; T. Morgan, H. Sturtevant, A. H., Muller, H. J., and C. B. Bridges 1915, The Mechanism of Mendelian Heredity. New York: Henry Holt and Company; A. Sturtevant, 1965, A History of Genetics)



http://clendening.kumc.edu/dc/pc/Beadle.jpg

Biographie de G. Beadle
George Wells Beadle est né en 1903 dans le Nebraska où il fit ses études supérieures de biologie. En 1927 il est assistant du Professeur Keim de l'Université de Cornwell où il travaille jusqu'en 1931, année où il obtient son Ph.D. degree, avec une thèse sur la génétique du maïs. À partir de cette même année il travaille au California Institute of Technology en ne cessant de s'intéresser au maïs indien mais en commençant une collaboration avec Dobzhansky, Emerson et Sturtevant sur les crossing-over chez la drosophile. En 1935 il passe 6 mois à Paris où il travaille avec Ephrussi à l'Institut de Biologie Physico-chimique sur la couleur de l'œil de drosophile au cours du développement. Il travaille ensuite avec Tatum sur la biochimie génétique de Neurospora crassa. En 1936 il devient professeur assistant de génétique à l'université d'Harvard. Un an plus tard il est nommé professeur de génétique à l'université de Stanford où il restera 9 ans, en travaillant avec Tatum (ils recevront conjointement le prix Nobel en 1958). En 1946 il retourne au California Institute of technology où il dirige le département de biologie. En 1961 il est nommé chancelier de l'université de Chicago puis, la même année président de cette université (d'après http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/beadle-bio.html).

http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/tatum.gif

Biographie de E. Tatum:
Edward Lawrie Tatum est né en 1909 dans le Colarado. Il fit des études de chimie et de microbiologie à l'université de Chicago. Il obtint en 1934 son PhD degree en biochimie avec une thèse sur la nutrition et le métabolisme des bactéries. En 1936 il isole la thiamine (vitamine B1) comme substance de croissance nécessaire à de nombreuses cultures bactériennes (et fongiques) lors d'un bref passage à l'université d'Utrecht (Hollande). De 1937 à 1945 puis de 1948 il travaille à l'université de Stanford. Il collabore avec Beadle de 1937 à 1946 en prenant en charge les aspects biochimiques de l'étude de la couleur de l'œil de la drosophile puis des mutants de Neurospora. (http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/tatum-bio.html)

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Beadle et Tatum ont développé un protocole bâti sur l'hypothèse de mutations géniques chez des souches auxotrophes de Neurospora sélectionnées sur milieux nutritifs déficients et construit le concept "un gène-une enzyme".
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Beadle est un biologiste et non un chimiste mais son rattachement à telle ou telle université n'est pas forcément le point essentiel; ses publications de 1941, 1942, 1947 sur Neurospora crassa font mention du soutien financier de la Fondation Rockfeller que l'on retrouve partout lors du développement de la biologie moléculaire. Il a d'abord travaillé sur le maïs indien puis sur la drosophile et s'est intéressé à la théorie chromosomique "mendélienne" de l'hérédité dans la lignée de Morgan (voir pour cette théorie le cours de terminale spécialité). Il cherche à comprendre les mécanismes des variations héréditaires de caractères dont on puisse faire l'analyse biochimique (il n'est pas le premier dans ce domaine). Pendant plusieurs années c'est la couleur de l'œil de la drosophile qui retient son attention avec des expériences de transplantation réalisées avec Ephrussi. Lorsqu'il publie ses résultats sur Neurospora crassa il n'a pas cessé de s'intéresser au crossing-over chez la drosophile qu'il étudie en collaboration avec Dobzhansky, Emerson et Sturtevant. C'est dans une publication de 1945 qu'il associe ses résultats à une "redécouverte" des travaux de Garrod.
Tout comme on verra en Terminale spécialité avec de Vries, Bateson et Fisher pour la "redécouverte" des travaux de Mendel (mythe du père fondateur, voir page avec notamment les travaux d'histoire des sciences de Jan Sapp, partie 4), on a peut-être "redécouvert" les travaux de Garrod pour asseoir le concept d'un gène - une enzyme. Garrod est ainsi souvent nommé le "père fondateur" de la génétique biochimique.
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La publication de 1941 sur la biochimie génétique de Neurospora donne le principe de la méthode, des résultats préliminaires et un essai de justification du raisonnement en terme de génétique mendélienne.
Beadle, G.W. & Tatum, E.L. (1941) Genetic control of biochemical reactions in Neurospora. Proc. Natl. Acad. Sci USA 27, 499-506

Modèle :
Dans leur introduction les auteurs précisent que pour étudier le lien entre les gènes et les propriétés physiologiques et biochimiques des organismes on procède habituellement en étudiant l'hérédité de caractères bien connus (ils citent les pigments de type anthocyanes des plantes, la fermentation des sucres par les levures...). Leur approche est différente car ils considèrent que l'on peut créer par irradiation aux rayons X des souches ayant des caractères héréditaires stables NOUVEAUX (en fait des déficiences métaboliques) qu'ils considèrent comme des mutations géniques. (Muller en 1928 a étudié les mutations produites sous par différentes expositions aux rayons X de souches de drosophile; mais le texte est assez confus (lecture à l'académie des sciences et non pas article au sens moderne du terme) et les données expérimentales rares, ce qui le rend difficile d'accès à un non historien des sciences ... la publication (Muller, H.J. 1928. The production of mutations by X-rays. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 14: 714-726) est accessible sur internet: http://www.pubmedcentral.gov/picrender.fcgi?artid=1085688&blobtype=pdf ) « The procedure is based on the assumption that x-ray treatment will induce mutations in genes concerned with the control of known specific chemical reactions.» Dans leur modèle un organisme muté pour un gène spécifique supposé comme étant associé à une substance chimique pourra à nouveau se développer s'il est cultivé en présence de cette substance (ce que l'on pourra mettre en évidence par des mesures de croissance en fonction de la concentration en substance dans le milieu) et à condition que cette substance soit capable de passser la paroi et atteindre les cellules pour y être utilisée. Cette vision est rapportée ultérieurement (dans leur discours de prix Nobel par exemple) par les auteurs comme venant notamment de Lwoff et Knight qui avaient montré que certaines souches auxotrophes (nécessitant une substance de croissance) avaient perdu la capacité de synthétiser une enzyme (qui intervenait dans la synthèse de la substance de croissance). Mais ils précisent que généralement on ne faisait pas le lien entre cette perte de capacité (vue principalement du point de vue évolutif) et la génétique (qui se contentait d'étudier l'hérédité des caractères phénotypiques dans une perspective évolutive d'après leurs propres termes). Il n'est pas facile de se rendre compte de la nouveauté de ce raisonnement : au lieu d'étudier la transmission héréditaire d'une caractéristique biochimique connue (que l'on associe à une portion de chromosome nommée gène); on étudie la biochimie d'organismes modifiés artificiellement; on est vraiment au nœud de la relation mécanisme héréditaire - mécanisme physiologique. C'est pour cela qu'il est indispensable dans le protocole proposé d'étudier la biochimie de l'organisme supposé muté. Il y a lien supposé entre une capacité biochimique et un gène sous un allèle et la perte de cette capacité qui correspondrait à un nouvel allèle. Mais on notera que le mot allèle n'est pas alors utilisé par ces auteurs (il sera employé par Beadle dans sa publication de 1945).
 Expériences et résultats :
Des périthèces de Neurospora crassa et de Neurospora sitophila sont passés aux rayons X avant la méïose. Environ 2000 ascospores recueillies.
Je précise que chez Neurospora les asques sont habituellement ordonnées et donc que l'on peut numéroter les ascospores alignées (voir cours de Terminale). Chaque spore est mise en culture sur un milieu contenant toutes les substances habituellement nécessaires : agar, sels inorganiques, extrait de malt, extrait de levure et glucose). Certaines ne germent pas. Certaines poussent très mal. D'autres enfin donnent des mycéliums. Des fragments de ces mycéliums ou des spores asexuées issues de ces mycéliums peuvent ensuite être repiqués dans des milieux de culture présentant telle ou telle caractéristique (le milieu minimum, MM, contient facultativement de l'agar, des sels inorganiques, de la biotine, un disaccharide (dioside) et un acide gras ou une autre source complexe de carbone). On mesure la croissance des mycéliums par leur avancée, depuis le point de dépôt, dans un tube de verre horizontal coudé aux deux extrémités. On peut souligner que lors de leurs premières expériences les auteurs n'étaient absolument pas certains d'obtenir des résultats conformes à leur attente. C'est presque avec surprise qu'ils ont obtenu à la 299ème spore un résultat positif suivi rapidement par de très nombreux autres (rapporté dans la conférence de réception du prix Nobel de Beadle ou par Horowitz).

De nombreux sites proposent des images du cycle de Neurospora: voici par exemple celui du Fungal Genetics Stock Center (Kansas City) - Centre de conservation de la génétique des Champignons que je vous encourage à visiter (http://www.fgsc.net) à l'adresse: http://www.fgsc.net/2000compendium/introduction.html.

Copyright fgsc
Cycle de Neurospora (légendes en anglais très proches du français)
(lien permanent établi avec l'accord gracieux de la FGSC; qu'elle en soit ici remerciée)

Trois souches mutantes (métaboliquement parlant) sont obtenues et sélectionnées pour leur capacité stable [et que l'on suppose transmissible de façon stable sur plusieurs générations] à se développer sur milieu minimum (MM) uniquement en présence d'une substance particulière. Autrement dit des souches auxotrophes sont sélectionnées. On fait l'hypothèse que l'origine de cette auxotrophie est génétique. Seules trois souches sont rapportées dans la publication alors que Beadle affirme en 1958 en avoir obtenu rapidement plus d'une dizaine...
Une souche de N. sitophila (la n° 299) exigeant la vitamine B6 additionnelle (pyridoxine). Une autre souche de N. sitophila (n°1085) ne se développe pas sans vitamine B1 additionnelle (thyamine, isolée par Tatum en 1936) mais des tests complémentaires prouvèrent que seule la partie thiazole de la molécule était nécessaire. Et une souche de N. crassa exigeant l'acide para-amino-benzoïque.

Les auteurs s'efforcent pour chaque souche, et selon leur modèle, de mettre en relation la vitesse de croissance avec la quantité de substance ajoutée au milieu de culture. Pour le premier mutant la relation est assez nette mais nettement moins pour les deux autres.
Pour ce qui est de l'interprétation génétique, le raisonnement est très simple. Ils considèrent comme hypothèse que la déficience est due à un gène si par fécondation avec une spore de la souche sauvage (non mutée) puis méïose on récupère la moitié de spores de type mutant et la moitié de spores de type sauvage. Attention, il faut bien comprendre ici que la notion de gène est celle d'une portion de chromosome (ce dernier étant considéré comme un groupe de liaison, voir cours de terminale spécialité), c'est la notion de gène héréditaire au sens mendélien ou morganien. L'obtention de myceliums présentant la même déficience que la souche parentale mutée montre l'héréditabilité du caractère. On notera combien cette vision reste sommaire (stabilité biochimique à suivre sur plusieurs générations) et non comprise (quels sont les mécanismes biochimiques et physiologiques impliqués dans cette déficience ?). Voici le tableau du seul résultat publié. L'apparente répartition du phénotype des ascospores en 50% "muté", 50% "non muté" est l'argument présenté pour affirmer que l'on a un gène (on dirait maintenant sous deux allèles: un allèle sauvage correspondant à la capacité à synthétiser sa propre vitamine B6 considérée comme nécessaire; et un allèle muté correspondant à la perte de cette capacité et à l'apparition d'une nouvelle capacité: celle d'utiliser une vitamine B6 exogène).

TABLE 2
RESULTS OF CLASSIFYING SINGLE ASCOSPORE CULTURES FROM THE CROSS OF PYRIDOXINLESS AND NORMAL N. sitophila

Résultats de la culture de chacune des ascospores issues du croisement d'un mycélium de la souche mutée n°299 (exigeant de la vitamine B6 dans le milieu) avec un mycélium non muté de Neurospora sitophila
N° de l'asque
1
2
3
4
5
6
7
8
1-16, 21
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17
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pdx
pdx
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N
N
N
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18
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N
N
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pdx
19
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N
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22
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N
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23
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*
*
N
N
pdx
pdx
24
N
N
N
N
pdx
pdx
pdx
pdx

N : ascospore germant et ayant une croissance normale sur le milieu sans B6
pdx : ascospore germant et mycélium ayant une croissance faible sur le milieu sans B6
- : ascospore non germée
* : incertitude sur la position de l'ascospore (2 ont germé et étaient mutants ??)
La ligne 1-16,21 a été ajoutée à partir des données du texte. Le tableau ne donnait que les spores ayant germé, avec cette ligne elles y sont toutes !!!

Quelle est la cause de la non germination de certaines spores ? Comment ne pas s'étonner que la plupart des ascospores des 24 asques étudiées ne germent pas (29 germinations sur 24x8=192 spores soit un taux de germination de 15%)
La croissance ralentie est reliée à la mutation parentale n° 299 mais comment le prouver ? Le même phénotype n'est peut-être pas du tout relié à la même cause biochimique ou physiologique...
La croissance normale est reliée à l'autre souche parentale, mais là aussi comment le prouver ? Il peut s'agir d'une transformation ou d'un retour à une physiologie différente...

On ne peut pas vraiment dire que le concept "un gène-une enzyme" soit proposé dans cette publication, même si ce propos est souvent tenu. Les mots exprimant peut-être cette idée sont les premières phrases de l'article : « From the standpoint of physiological genetics the development and functioning of an organism consist essentially of an integrated system of chemical reactions controlled in some manner by genes. It is entirely tenable to suppose that these genes which are themselves a part of the system, control or regulate specific reactions in the system either by acting directly as enzymes or by determining the specificities of enzymes.... Furthermore, investigations of this type tend to support the assumption that gene and enzyme specificities are of the same order ». Le point de vue actuel de la physiologie génétique est que le développement et le fonctionnement d'un organisme résultent essentiellement de celui d'un système intégré contrôlé d'une certaine manière par les gènes. Il est raisonnable de supposer que ces gènes, qui sont eux-mêmes une partie du système, contrôlent ou régulent des réactions spécifiques de ce système soit en agissant directement comme enzymes, soit en déterminant la spécificité d'enzymes... De plus, des recherches de ce type tendent à prouver que les spécificités du gène et de l'enzyme sont de même type (traduction "personnelle"). Horowitz qui travaille avec Beadle et Tatum au Caltech entre 1941 et 1946 affirme que ce concept a mis de nombreuses années avant d'être plus ou moins conforté par les résultats expérimentaux.

Peu de temps après la publication de cet article Beadle reçut une lettre des Laboratoires Merck lui demandant un échantillon de la souche 299 afin de développer un test pour la pyridoxine. Il envoya la souche. Quelques mois plus tard les chercheurs du laboratoire Merck (Stokes, Foster, and Woodward) l'informèrent que la souche 299 pouvait se développer sur MM si le pH du milieu, normalement de 5, était ajusté à 6 (in Horowitz, 1995). Le laboratoire de Beadle découvrit alors le rôle essentiel de la température dans l'expression de leurs "mutations" (en cultivant les souches sur MM à 35°C ou à 25°C, ils n'obtenaient pas les mêmes résultats : généralement le phénotype mutant n'apparaît pas à 25°C).
Plus que le rôle de l'environnement sur les gènes, comme ils ne manquèrent pas de le proposer comme interprétation la plus simple, c'est une remise en cause de la méthode sélective qui s'imposait... mais ne fût pas faite. Horowitz (1995) rapporte qu'ils considérèrent que la faible fraction des "mutants" "sensibles à la température" suffisait à conforter la généralité de l'interprétation génétique, les cas de thermosensibilité étant expliqués par des propriétés moléculaires... hypothétiques.
Des critiques furent faites du temps de Beadle et rapportées ensuite (notamment celle de Delbrück rapportée par Horowitz (1995) sur le fait que les mutants sélectionnés doivent se développer sur milieu "complet" et les spores ne germant pas sont peut-être des mutants que l'on perd avec cette méthode de la sélection). Mais les réponses apportées (dans les années 1951) restèrent dans le cercle interprétatif de la biochimie génétique. C'est pourtant la méthode qui pose un problème et non l'interprétation des résultats.

Le lien déterministe entre le gène supposé muté et la fonction (synthèse de vitamine B6) est une hypothèse qui préexiste dans le modèle proposé. Comment peut-il être démontré par l'expérimentation ? Il y a une profonde erreur de raisonnement ici (voir Nissim Amzallag ci-dessous).

 

Une idée me paraît aussi insuffisamment soulignée (elle vient de l'article de Horowitz:One-gene-one-enzyme: Remembering biochemical genetics, N. H. HOROWITZ, Protein Sci. 1995 4: 1017-1019): lorsqu'il collabore avec Tatum, qui est un biochimiste et un microbiologiste, Beadle ne peut pas prendre comme modèle une bactérie, dont pourtant la biochimie est en plein développement et pour lesquels le rôle des mutations est clairement associé à des variations biochimiques car la GÉNÉTIQUE DES BACTÉRIES N'EXISTE PAS ALORS*. Il faudra attendre de nombreuses années avant que l'on parle de gènes chez les bactéries, avec la confusion que cela a entraîné et entraîne encore: le gène étant alors défini en génétique moléculaire comme une portion d'ADN associée à la synthèse d'un produit. C'est pour cela que malgré la compétence de Tatum pour les bactéries, ils prennent Neurospora, grâce aux études réalisées par B.O. Dodge au Jardin Botanique de New York dès 1928.
*Cette affirmation est inexacte au sens où certains chercheurs étaient persuadés de l'existence de gènes chez les bactéries. Il serait donc plus exact de dire que la génétique bactérienne n'existait pas alors au sens de science constituée. Voici un extrait de Gene Recombination in the Bacterium Escherichia coli, Tatum, Edward L., and Joshua Lederberg., 1947, Journal of Bacteriology 53, 6, 673-684 (http://profiles.nlm.nih.gov/BB/A/B/E/P/_/bbabep.pdf) où Tatum lui-même explique ce que l'on entend par gène chez les bactéries : « On the basis of mutation studies many investigators have concluded that the hereditary properties of bacteria are based on the existence of genes (Luria and Delbrück, 1943; Roepke et al., 1944; Lwoff, 1941; Demerec and Fano, 1945; Gray and Tatum, 1944), although it is not clear whether these genes should be homologized with the Mendelian factors of higher organisms, or with the extranuclear factors which have been demonstrated in some microorganisms and higher plants » (Sur la base d'études des mutations, de nombreux auteurs ont affirmé que les caractéristiques héréditaire des bactéries sont basées sur l'existence de gènes (Luria and Delbrück, 1943; Roepke et al., 1944; Lwoff, 1941; Demerec and Fano, 1945; Gray and Tatum, 1944), même s'il reste cependant à savoir si ces gènes sont les homologues des facteurs Mendéliens des organismes supérieurs, ou si ce sont plutôt des facteurs extranucléaires qui ont été découverts chez certains micro-organismes et chez les plantes supérieures) .

La seconde publication signée de Beadle seul et datée de 1945 est déjà une revue du concept un gène - une enzyme qui s'est répandu
Beadle, G. W., 1945b  Genetics and metabolism in Neurospora. Physiol. Rev. 25:643-663

Ce n'est que dans le papier de 1945 (je n'ai pas pu accéder à toutes les publications mais seules celles en libre accès dans PubMed) qu'apparaît l'exemple de la chaîne métabolique du tryptophane et l'expression "one-gene-one-reaction" qui sera repris plus tard comme le "concept" "one-gene-one-enzyme". On peut trouver une relation de ces idées dans son discours de réception du prix Nobel en 1958 (http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/beadle-lecture.pdf).

L'analyse de la liaison génotype-phénotype est cependant plus riche que dans la publication préliminaire de 1941. Sans remettre en question la méthode qui leur donne des résultats - plus de 100 mutants isolés (HOROWITZ, N. H., D. BONNER, H. K. MITCHELL, E. L. TATUM AND G. W. BEADLE; Am. Naturalist. 79, 304, 1945, publication non trouvée sur le web) -, Beadle souligne que l'on est encore à une première étape de l'étude de l'auxotrophie par l'analyse génétique de mutants. Notamment des extraits de levure présents dans le milieu minimum ont été prouvés contenir des substances inhibitrices au développement de certains mutants. Ensuite le rôle sélectif du pH a été aussi mis en évidence.
L'ensemble de ces résultats est cependant exploité biochimiquement dans le même sens que précédemment : toutes les exigences biochimiques d'un organisme sont susceptibles d'être contrôlées par des gènes dont on peut faire l'exploration au moyen de mutations dont on sélectionne les représentants sur des milieux appropriés. Toute idée d'une variabilité métabolique individuelle, d'une adaptation ou de transformation au cours du développement, de la redondance de mécanismes biochimiques... est non envisagée. On s'enfonce dans ce que l'on pourrait appeler maintenant le réductionnisme biochimique.

En laissant aux historiens des sciences le soin de démêler les parts respectives de chacun (et notamment celle de la fondation Rockfeller, y compris en France, voir par exemple L'histoire de la génétique à Gif sur Yvette racontée par ses acteurs: http://picardp1.ivry.cnrs.fr/histoire_de_la_genetique.html ) dans l'établissement de la génétique moléculaire comme discipline dominante, on peut se focaliser sur la critique de la démarche scientifique de Beadle et Tatum (et de bien d'autres) comme le fait Amzallag dans son ouvrage : La raison malmenée (Nissim Amzallag, CNRS Éditions, 2002, p 34). Il y affirme que pour ces travaux, et pour une grande part des travaux ultérieurs, la sélection remplace la compréhension (ce que me semble avoir été clairement mis en lumière dans les analyses des deux articles ci-dessus):

La sélection a posteriori d'individus modifiés n'est pas seulement la méthode exclusive en biotechnologie, mais également la voie d'investigation privilégiée du vivant. C'est par l'analyse de mutants, individus reconnus comme déficients pour une fonction, que les biologistes se proposent de comprendre le fonctionnement d'un organisme normal. Il est possible, au moyen d'irradiations ou d'autres techniques, d'altérer la structure ou l'expression de petites régions du génome. L'analyse des modifications observées en parallèle sur l'organisme et sur les gènes affectés permet d'établir un lien de causalité entre gènes et fonctions, génotype et phénotype. Le cas idéal est bien entendu celui où il est possible d'établir un lien direct entre une déficience fonctionnelle et l'altération d'un seul gène, comme c'est le cas dans de nombreuses maladies dites génétiques. C'est la première mise en évidence d'une telle relation qui valut, en 1958, le prix Nobel à Georges Beadle et Edward Tatum. Depuis lors, cette approche est devenue la méthode privilégiée d'investigation, celle qui ouvrit la voie à la biologie moléculaire et à la correspondance étroite entre science et technologie dans le domaine du vivant.
Cependant, la méthode en question recèle un très sérieux travers. La technique de sélection mène à l'identification de mutants modifiés pour une fonction, sur lesquels l'analyse génétique se focalise ensuite. Le phénotype est donc le révélateur des modifications génétiques. Or, une telle méthodologie implique un lien déterministe entre le génotype et le phénotype, alors que ce lien prétend être lui-même démontré par l'expérience. En effet, elle suppose que le gène modifié au point de perturber la fonction de son produit d'expression implique nécessairement une carence au niveau phénotypique. Cependant, il est impossible de déterminer si, au sein de l'immense majorité des individus non sélectionnables parce que n'exhibant aucune anomalie visible, ne se trouvaient pas également des individus dont le gène en question était lui aussi modifié. (retour)