In Cassandra ExtavourLe bureau de l'Université Harvard accroche une pancarte avec un drapeau arc-en-ciel peint et une invitation amicale.

« Vous êtes les bienvenus ici », peut-on lire.

"Je l'ai lancé parce que je pense qu'il est important de laisser les gens voir votre identité, surtout lorsque ces identités ne sont pas bien représentées", a expliqué Extavour, une généticienne évolutionniste qui est devenue en 2014 la première femme noire à obtenir un poste en sciences biologiques à l'Université de Harvard. Faculté des Arts et des Sciences.

Extavour elle-même a de multiples identités, tant professionnelles que personnelles, suffisamment pour être considérée comme une véritable femme de la Renaissance. Elle est chercheuse au Howard Hughes Medical Institute, mais également soprano de formation classique qui se produit avec le Boston Landmarks Orchestra et la Handel and Haydn Society.

Au-delà de l'enseignement et du chant, Extavour étudie la biochimie et la génétique des premières formes de vie sur terre. Elle veut savoir comment les premières cellules se sont développées et ont finalement évolué pour devenir des organismes multicellulaires. Quels mécanismes cellulaires a rendu possible une vie complexe? elle demande. Plus précisément, quelle influence particulière les cellules germinales – qui fabriquent des ovules ou des spermatozoïdes et transmettent l’information génétique des parents à leur progéniture – ont-elles pu avoir sur le développement de la vie multicellulaire ?

Ses travaux de laboratoire, qui combinent expérimentation et mathématiques avancées, lui ont valu une large notoriété parmi les biologistes évolutionnistes.

Dans son 2000 thèse de doctorat, Extavour a montré que les cellules germinales rivalisent pour avoir la chance de transmettre leurs informations à la génération suivante. Dans son laboratoire à Harvard, elle a montré que les bactéries jouaient un rôle dans la création des gènes importants pour l’établissement de lignées de cellules germinales dans une vie plus vaste et plus complexe. Plus récemment, en étudiant les œufs d’insectes, Extavour et son équipe ont renversé une hypothèse largement répandue sur les causes de la grande diversité des formes cellulaires.

«Je suis très curieuse de connaître les origines de la vie multicellulaire sur Terre», a expliqué Extavour lors d'une récente interview Zoom depuis son bureau de Cambridge. «Je sais que je ne le verrai jamais. Mais j’y pense beaucoup.

Quanta lui a parlé lors de trois entretiens distincts à la fin de l'automne. Les entretiens ont été condensés et édités pour plus de clarté.

Puisque vos recherches sont axées sur les débuts, commençons par les vôtres. Où as tu grandi?

Toronto, dans ce qui était alors un quartier ouvrier appelé The Annex. Il était occupé presque entièrement par des familles immigrées du monde entier.

Faites-vous partie de ces enfants qui ont toujours su qu’ils voulaient devenir scientifiques en grandissant ?

Non, j’imaginais que je serais musicien. Ou peut-être un danseur. J'ai joué du steel drum dès l'âge de 4 ans. Je savais lire la musique très jeune. J'ai commencé les instruments à vent à l'école primaire. Plus tard, j'ai étudié le chant.

Il y avait beaucoup de musique dans mon enfance. Mon père, un immigrant de Trinidad, soutenait la famille en tant que technicien à CBC, la Société Radio-Canada. Mais il était aussi musicien professionnel. Il donnait régulièrement des concerts. J'ai joué avec lui.

Au sein de la famille, il y avait le sentiment que mes frères et sœurs et moi pouvions faire tout ce que nous souhaitions – que ce soit maîtriser un nouvel instrument ou être admis dans la meilleure école secondaire de la ville. Si j’exprimais mon intérêt pour quelque chose, la réponse était : « Va à la bibliothèque, apprends tout à ce sujet et fais un plan ».

Votre famille a l’air remarquable.

L’histoire de la famille était que nous étions des gens d’origine modeste, mais talentueux, énergiques et incroyablement créatifs.

Nous avons définitivement été élevés avec l’idée que nous étions différents, spéciaux, mais d’autres pourraient ne pas le reconnaître. Nos parents nous ont appris : « Le monde ne vous appréciera pas toujours pour ce que vous êtes. Ne laissez pas cela vous empêcher de vivre la meilleure vie possible.

Était-ce difficile de grandir dans une famille interraciale dans le Canada des années 1970 ?

Dès mon plus jeune âge, j'ai compris que beaucoup de gens n'aimaient pas le fait que mon père soit noir et que ma mère soit blanche. La famille de ma mère n'était pas ravie qu'elle ait épousé un homme noir et qu'elle ait eu quatre enfants noirs. Il leur a fallu du temps pour l’accepter.

Rétrospectivement, je me suis rendu compte que le fait que notre famille était extérieure m'a donné de nombreux outils utiles. Par exemple, je savais dès mon plus jeune âge que le monde extérieur pouvait être hostile à mon égard et je ne pouvais donc pas compter sur lui pour obtenir des retours précis. J'ai eu beaucoup de pratique au début pour décider par moi-même si quelque chose était bon ou mauvais – ou intéressant. C'est un atout considérable lorsque vous concevez des expériences.

Compte tenu de votre intérêt précoce pour le spectacle, comment est né votre intérêt pour la génétique ?

Complètement par hasard. Au cours de ma première année d'études collégiales, à l'Université de Toronto, je me suis retrouvé dans une situation où j'ai rapidement dû choisir une spécialisation. Je chantais dans une chorale à ce moment-là et j'ai demandé à la voisine assise à côté de moi quelle était la sienne. « La génétique », dit-elle. C'était une décision complètement aléatoire.

Mais chanceux ?

Oui. Parce que les étudiants en génétique devaient suivre des cours de biochimie. J'avais déjà suivi des cours de biologie, mais je les trouvais – du moins dans la manière dont ils étaient enseignés – être une liste déconnectée de choses à mémoriser.

La biochimie, en revanche, était un casse-tête logique passionnant. Il y avait toutes ces différentes parties – protéines, mitochondries, gènes – et elles travaillaient toutes ensemble pour créer une cellule capable de faire des choses. Le jeu consistait à comprendre comment les pièces fonctionnaient ensemble. J’ai trouvé cela totalement engageant.

Or, je n’avais pas grandi dans un environnement universitaire. Je ne savais rien des carrières dans la recherche, ni même que le métier que j'occupe aujourd'hui existait.

Mais j'ai posé des questions à l'école et l'un des étudiants les plus âgés m'a dit : « Si tu veux faire de la génétique sérieuse, tu devras faire des études supérieures et obtenir un doctorat.

Vous avez choisi de faire vos études supérieures en Europe. Pourquoi là-bas?

J'ai choisi l'Université Autonome de Madrid parce que je voulais parler couramment l'espagnol et parce que je voulais étudier avec Antonio García-Bellido, l'un des généticiens du développement les plus éminents du 20e siècle. Quand j'ai lu ses articles, il semblait penser au développement d'une manière que personne d'autre ne faisait.

En réfléchissant à cette décision plus tard, avec le recul, cela semblait être un choix judicieux pour une autre raison. Si j'avais fait mes études supérieures aux États-Unis, ce qu'on m'a encouragé à faire, cela aurait rendu mes études supérieures plus difficiles qu'elles ne l'étaient déjà. Aux États-Unis, on ressent l’assaut constant de la division raciale.

La thèse de doctorat que vous avez réalisée sous la direction de García-Bellido, sur la sélection dans la lignée germinale de la mouche des fruits, a eu un impact énorme sur la génétique du développement. Pourquoi était-ce un tel blockbuster ?

Parce que j’ai fourni des preuves expérimentales directes de quelque chose qui avait longtemps fait l’objet d’hypothèses, mais qui n’avait pas été démontré auparavant. À savoir que, tout comme les animaux entiers peuvent être soumis à la sélection naturelle, où ceux qui sont en forme survivent mieux que ceux qui le sont moins, les cellules germinales individuelles d'un animal en développement peuvent faire la même chose.

Les cellules germinales sont fascinantes car elles constituent une nouveauté particulière des organismes multicellulaires. Presque toutes les principales formes de vie multicellulaires réussies se reproduisent avec des cellules germinales. C’est grâce à eux que les gènes se transmettent d’une génération à l’autre. Ce sont eux qui permettent aux cellules de se coller les unes aux autres ou de former un grand conglomérat multicellulaire comme une banane ou une personne.

Vous avez donc prouvé que les cellules germinales des mouches des fruits étaient en compétition. Mais de quelle manière ? Quelle était la nature de leur concurrence ?

En raison de mutations qui surviennent spontanément dans les tissus, les différentes cellules germinales d’un organisme peuvent avoir des gènes légèrement différents. Ces mutations peuvent affecter la façon dont les cellules germinales se développent et produisent des ovules ou des spermatozoïdes, ce qui les met en compétition par rapport à la sélection naturelle. Mais il s’avère que bon nombre de ces mêmes gènes affectent également les processus de développement dans le reste du corps. Ainsi, ce processus de sélection parmi les cellules germinales peut avoir des effets majeurs sur la santé et la forme physique de la progéniture tout au long de sa vie.

Votre thèse avait de fortes implications pour la biologie évolutionniste, n’est-ce pas ?

Ça faisait. Comprendre comment vous développez un programme génétique pour créer ce petit sous-ensemble de cellules reproductrices est vraiment important.

Une grande partie de ma carrière ultérieure a été guidée par la volonté de comprendre comment une seule cellule, l’œuf fécondé, crée un adulte multicellulaire complexe composé de millions de cellules. J'essaie de comprendre comment les différents types de cellules dans les organismes sont apparus.

Parmi les questions que je pose, il y a : Comment savent-ils quoi faire ? Quels gènes utilisent-ils pour faire cela ? Et puisque la première vie sur Terre était unicellulaire, comment les gènes multicellulaires et les types de cellules ont-ils évolué en premier lieu ?

Qu’est devenu votre intérêt musical pendant que vous essayiez de comprendre les cellules germinales ?

Tout au long de mon parcours, j’ai trouvé des moyens de faire à la fois des sciences et de la musique. Pendant que je travaillais à Madrid et plus tard lorsque j'effectuais un postdoc à Cambridge au Royaume-Uni, j'étudiais toujours le chant. De plus, j'ai assisté à des auditions et joué dans des spectacles le week-end.

Pendant que je préparais mon doctorat et pendant mon postdoc, mon professeur de chant était en Suisse. Il avait d'autres étudiants à Madrid et il venait en Espagne toutes les six semaines environ pour travailler avec nous. Parfois, je prenais l'avion pour Bâle pour prendre des cours. J'enregistrais ses leçons et je les étudiais ensuite.

Bien sûr, il y a eu des moments où ces deux intérêts étaient en contradiction. Après avoir terminé mon doctorat, mon professeur de chant m'a poussé à me consacrer à plein temps au chant. « Vous avez 26 ans maintenant », dit-il. « Il est temps de prendre au sérieux votre voix. C'est maintenant ou jamais."

J'ai réfléchi à son argument. Mais j’avais un grand intérêt pour la biologie. En fin de compte, je devais trouver un moyen de faire les deux.

Heureusement, en tant qu'étudiant diplômé et postdoctorant, j'avais des chercheurs principaux très expérimentés qui m'ont donné beaucoup d'indépendance. Tant que je faisais le travail au niveau élevé attendu, je pouvais établir mon propre emploi du temps.

Cela pourrait signifier passer quelques nuits supplémentaires au laboratoire pour mettre en forme les mouches des fruits, car je ne pourrais pas m'en occuper pendant une tournée avec un spectacle. Ou transporter les mouches avec moi dans mon sac pour ne pas avoir à arrêter une expérience.

Tu as fait ton postdoc chez le zoologiste Michael Akam à Cambridge. À une époque où la biochimie prédomine, l’étude des animaux entiers peut parfois ressembler à un retour à un autre siècle. Pourquoi l'avez-vous choisi?

Parce que je voulais faire passer les résultats de ma thèse à l’étape suivante. La thèse a examiné le comportement des cellules germinales chez un animal. À Cambridge, j'ai demandé comment les cellules germinales se comportaient chez tous les animaux et comment elles évoluaient. Pour ce faire, j’ai étudié en laboratoire des oursins, des crustacés et des anémones de mer. Ensuite, j'ai lu la littérature historique, à peu près tout ce qui a été publié sur les cellules germinales de centaines d'espèces différentes.

Tout au long de ma carrière, j'ai essayé de m'appuyer sur des découvertes antérieures, ce qui signifie parfois sortir de la discipline d'origine ou élargir ses définitions. À l'heure actuelle, dans mon laboratoire, nous essayons de comprendre l'évolution du développement en considérant plus que les gènes.

Nous intégrons l'écologie et l'environnement dans nos études. Au lieu de simplement étudier les mouches des fruits de manière isolée, nous étudions les microbes qui vivent à l’intérieur des mouches et les plantes dont elles se nourrissent. Avec ce travail, nous espérons comprendre comment les processus de développement peuvent évoluer dans des environnements réels.

Selon vous, quelles sont les découvertes les plus importantes issues de votre laboratoire de Harvard ?

Premièrement, montrer que la signalisation cellule-cellule n’est pas un moyen inhabituel pour les animaux de générer des cellules germinales embryonnaires – c’est-à-dire des cellules qui deviendront des ovules et des spermatozoïdes. L’idée qui a dominé les manuels scolaires pendant la majeure partie du XXe siècle était que chez les insectes et la plupart des autres animaux, un « plasma germinatif » présent dans l’œuf établissait une lignée distincte de cellules germinales très tôt dans le développement. Mais nous avons montré que chez les grillons, les cellules du corps sont amenées à se transformer en cellules germinales par des signaux provenant des tissus environnants. C'est également ce qui se produit chez les souris et d'autres mammifères, mais on pensait qu'il s'agissait d'un nouveau mécanisme qui apparaissait rarement au cours de l'évolution.

Deuxièmement, découvrir en 2020 que les proches disparus depuis longtemps de oskar, un gène très connu pour son rôle essentiel dans la reproduction des insectes, étaient en réalité des bactéries, pas seulement des animaux antérieurs. Ce gène a évolué par fusion de séquences du génome bactérien avec des séquences du génome animal. Cela suggère que les précurseurs de oskar avait des fonctions très différentes, peut-être dans le développement du système nerveux, et une étude plus approfondie de la façon dont il a évolué vers sa nouvelle fonction pourrait être très instructive.

Troisièmement, falsifier les « lois » vieilles d’un siècle qui prédisaient la forme des structures biologiques. Les œufs d’insectes varient énormément, de huit ordres de grandeur en taille et avec des formes extrêmement différentes. Les hypothèses précédentes étaient qu’une « loi » universelle, applicable à tous les animaux, pouvait expliquer l’évolution de la forme et de la taille des cellules et des structures constituées de cellules. Dans le cas des œufs, il existait de nombreuses hypothèses antérieures sur la nature de ces lois, notamment, par exemple, que les dimensions des œufs reflétaient les exigences du taux de développement ou la taille du corps adulte de chaque espèce.

Mais nous avons construit un ensemble de données sans précédent de plus de 10,000 XNUMX mesures d’œufs d’insectes et avons découvert que ce qui prédisait le mieux la taille et la forme d’un œuf était l’endroit où il serait pondu. Œufs pondus au sol ou sous congées sont fondamentalement elliptiques. Les œufs pondus dans l’eau ont tendance à être plus petits et plus sphériques. Les œufs de parasitoïdes pondus à l’intérieur d’autres insectes sont également petits mais asymétriques.

Comment en êtes-vous arrivé à déplacer votre travail de Cambridge à Harvard ?

En 2003, Harvard m'a invité à donner un séminaire. Par la suite, les gens ont dit : « Savez-vous qu'il y a un poste de professeur assistant en biologie évolutionniste et développementale ? Vous devriez postuler.

J'étais parfaitement heureux à Cambridge. Je venais d'obtenir quatre ans de financement pour la recherche. Franchement, je ne pensais pas obtenir le poste parce que j'avais une idée assez précise de ce que Harvard recherchait et cela ne me ressemblait pas. J'ai été surpris de recevoir une offre.

En quelques années, vous avez obtenu votre titularisation. En fait, vous êtes devenue la première femme noire à être titulaire en sciences biologiques à la Faculté des arts et des sciences de Harvard. Est-ce que cela vous a fait du bien – ou comme un fardeau ?

Les deux. Écoutez, ce n'était pas la première fois de ma vie que j'étais une « première ». Être la seule femme noire dans un environnement entièrement blanc, c’est essentiellement l’histoire de ma vie professionnelle. Mon domaine de travail choisi est majoritairement blanc. Souvent, chaque fois que je fais quelque chose professionnellement, je suis la première femme noire à l'avoir fait. Ce n'est pas une réflexion sur moi. C'est une réflexion sur le terrain.

Avez-vous été victime de préjugés à Harvard ?

Je n’ai pas connu beaucoup de blocages délibérés ou de discrimination ciblée. Mais il arrive souvent des choses. Je me présente à la porte pour quelque chose et on me dit d'utiliser l'entrée de service. "Oh, je suis ici pour le dîner de la [Harvard] Corporation", j'explique. "Oh oui, l'entrée de service est à l'arrière."

Ou je suis le conférencier principal lors d'une conférence. J'irai à la réception et j'entendrai : « Attendez-vous quelqu'un ?

C'est tellement constant. Dire que nous devrions réagir comme « c'est de l'eau sur le dos d'un canard » implique qu'il ne reste aucun résidu. Il y a une énorme accumulation de tissu cicatriciel. Je ne peux pas utiliser mon espace cérébral pour contenir chacun d’entre eux parce que j’ai besoin de mon espace cérébral pour faire autre chose.

Il est bien connu que relativement peu de Noirs américains étudient pour obtenir des diplômes supérieurs dans les disciplines STEM. Ils représentent 14 % de la population et pourtant seulement 7 % des doctorants en sciences et en ingénierie. D’après ce dont vous avez été témoin, pourquoi y a-t-il une telle disparité ?

L’une des raisons est que les sciences expérimentales et théoriques sont, pour la plupart, fondées sur un modèle d’apprentissage ou de gardien. On accède à une carrière grâce à un mentor ou un conseiller. Les formateurs choisissent les stagiaires auxquels ils s'identifient. Si les gardiens appartiennent à un certain groupe, ils perpétuent ce groupe.

Êtes-vous en mesure d’utiliser votre position pour soutenir des étudiants minoritaires intéressés par des carrières scientifiques ?

Je fais de mon mieux pour me présenter à eux. Je donne la priorité à parler aux étudiants minoritaires lorsqu'ils en ont besoin. Pour les étudiants minoritaires, il est important d'assurer une présence positive et une oreille attentive.

Cela dit, je me présente pour tous mes élèves. Pour la majorité des étudiants, je suis souvent le premier professeur noir qu’ils aient jamais eu. C'est important pour eux de me connaître.

À propos de l’autre partie de votre vie : la musique. Votre musique nourrit-elle votre science ?

Je ne dirais pas cela, même si lorsque je chante, mon cerveau et mon corps bénéficient d'une pause dans la science.

Et vice versa. Les deux activités sont extrêmement exigeantes et passionnantes de différentes manières. Changer d'activité donne à une partie de moi une chance de se reposer, de faire le plein et de réfléchir à des choses dans le subconscient pendant que je suis occupé avec autre chose. Les choses subconscientes peuvent revenir à la surface à mon retour.

Là où il y a peut-être un certain chevauchement, c'est dans la réalité qu'elles sont toutes deux des entreprises créatives qui résolvent des problèmes. Dans l’art, vous avez quelque chose à communiquer. Vous choisissez le support. Vous essayez d’en perfectionner l’expression, et vous sortez et le faites. En science, vous rassemblez vos ressources, répondez à une question et la communiquez au monde. En ce sens, ils sont quelque peu similaires.

Vous vous êtes produit en décembre au Lincoln Center de New York dans le cadre d'un ensemble présentant l'œuvre de Haendel Messie. Comment se prépare-t-on à une telle performance ?

Pour être honnête avec vous, j’imagine le succès. Pendant que nous attendons notre entrée dans les coulisses, je repense à la fin du spectacle et aux applaudissements. J'imagine des ovations debout et voir les gens au premier rang avec des airs de joie sur leurs visages. Je m'imagine pendant la représentation : me sentant libre, me sentant remplie de musique, sentant que mon corps est un vaisseau pour la communication de la musique.

Avez-vous parfois regretté de ne pas avoir déménagé en Suisse pour vous consacrer à la musique à plein temps, alors que vous en aviez l'occasion ?

Non. La science a été un choix qui m'a conduit à une carrière incroyable et passionnante : je passe la plupart de mon temps à essayer de comprendre les origines de la vie multicellulaire et des cellules germinales, et c'est en fait mon travail rémunéré de le faire ! Je veux continuer à choisir ceci. C'est super intéressant et amusant.