Chaque personne que j'aborde me dit: «Bien sûr, c'est possible»

Alors que le programme ELISIR (EPFL Life Sciences Independent Research) entre dans sa cinquième année, nous avons rencontré Milena Schuhmacher, qui vient de l’Institut Max-Planck de biologie cellulaire moléculaire et génétique de Dresde et qui a rejoint le programme en 2022. Ses recherches prennent une approche de biologie chimique pour «étudier le travail jusqu’à présent invisible et donc secret des lipides».

Qu’est-ce qui vous a amené à étudier les sciences?

En fait, je voulais devenir cantatrice! J’ai même réussi l’examen en Allemagne. J’aime l’opéra et le théâtre. Mais je voulais aussi plus de stabilité, alors je me suis tournée vers les sciences, ce qu’aucune personne de mon entourage à l’école n’aurait imaginé! J’ai démarré comme chimiste. J’ai étudié à Heidelberg pour mon bachelor et mon master. J’ai toujours été intéressée par la recherche interdisciplinaire, c’est pourquoi j’ai choisi d’étudier la chimie avant de me consacrer à la biologie chimique. Mais mes études étaient très axées sur la chimie et manquaient d’influences biologiques. Je me suis donc mise au défi de trouver ma voie dans la recherche interdisciplinaire en faisant ma thèse de bachelor dans un laboratoire de biologie structurelle et en passant presque une année à l’étranger, en Nouvelle-Zélande, à l’université d’Auckland. Pendant mon séjour, j’ai participé au programme de master et effectué deux stages de recherche, l’un sur la synthèse des peptides avec Margaret Brimble et l’autre sur les capsides de virion à l’aide de la microscopie électronique.

Quelle discipline préférez-vous? La biologie ou la chimie?

Je trouve que la biologie et la chimie sont toutes les deux intéressantes, mais je pense que les questions de biologie sont plus pertinentes pour l’humanité. La chimie peut toutefois s’avérer extrêmement utile pour répondre à ces questions. Le prix Nobel de chimie a été récemment décerné pour la chimie click et la chimie bio-orthogonale, ce qui est un excellent exemple d’application de la chimie aux systèmes vivants. La chimie est une science qui m’a toujours intéressée tant que je pouvais l’utiliser pour répondre à des questions biologiques ou appliquer quelque chose, comme un médicament. J’aime aussi le travail physique en laboratoire, travailler avec de la verrerie et créer quelque chose. Finalement, j’ai fait ma thèse de master à l’EMBL au laboratoire de Carsten Schultz, un biologiste chimiste réputé, parce que j’essaie toujours de trouver des liens entre la chimie et d’autres disciplines.

Aujourd’hui, vous étudiez les membranes cellulaires. Qu’est-ce qui vous y a amené?

Pendant ma thèse de bachelor, je devais purifier une protéine membranaire du flagelle bactérien. C’était un projet difficile qui m’a enseigné la pensée critique et le scepticisme. Cette expérience m’a amenée à m’intéresser à la microbiologie et à la biologie structurelle. Plus tard, j’ai rejoint le laboratoire de Carsten Schultz de l’EMBL, où j’ai travaillé sur la sécrétion d’insuline et les cellules bêta du pancréas. J’ai mis au point des outils optogénétiques pour modifier la composition lipidique de la membrane plasmique, ce qui était une nouvelle approche à l’époque. J’ai beaucoup appris en biologie, en travaillant dans ce laboratoire de biologie chimique aux côtés d’un superviseur biologiste, notamment la culture cellulaire, les techniques d’imagerie et le clonage.

Par la suite, j’ai rejoint le laboratoire d’André Nadler de l’Institut Max-Planck de Dresde. C’était l’occasion parfaite d’utiliser la chimie pour répondre à des questions biologiques. Après avoir envisagé de m’orienter vers la biologie structurelle, j’ai compris que la meilleure voie pour moi était l’utilisation de la chimie pour répondre à des questions biologiques.

Dans un article, vous avez expliqué que les outils pour étudier les lipides ne sont pas suffisants. Vos recherches à l’EPFL sont-elles axées sur le développement de tels outils ou utilisez-vous des outils que vous avez développés auparavant pour vos découvertes?

En fait, c’est un peu des deux. Je pense que c’est l’un des principaux problèmes de la biologie chimique. On développe beaucoup d’outils, mais on ne les utilise pas pour faire de la biologie à proprement parler parce qu’on n’est pas équipé pour cela. Les biologistes hésitent beaucoup à utiliser quelque chose qui ne leur a pas été montré sur le terrain. J’essaie donc d’y remédier en ayant un laboratoire à la fois de chimie et de biologie.

Nous avons recours à des outils qui ont été auparavant développés ou que j’ai développés au cours de mon doctorat. Nous allons les utiliser pour des questions biologiques, mais nous réfléchissons également aux pièces manquantes, à la boîte à outils et à la manière dont nous pouvons la remplir. Et je m’efforce bien sûr de faire avancer les choses autant que je le peux. Il s’agit donc à la fois d’élaborer des méthodes, de poser des questions de biologie et d’essayer d’y répondre.

Pouvez-vous décrire l’un de ces outils?

Pendant mon doctorat, j’ai mis au point une méthode permettant de mesurer les constantes de vitesse et de liaison pour des espèces lipidiques individuelles dans des cellules vivantes, ce qui était impossible auparavant. Les lipides sont de très petites molécules par rapport aux protéines. Le fait d’attacher un grand fluorophore à un lipide peut modifier son comportement, ce qui complique la distinction entre le fluorophore et le lipide. J’ai donc mis au point une méthode utilisant une approche de photo-activation ou de «photo-cage» pour étudier un lipide non marqué tel qu’il serait synthétisé par la cellule. Il s’agit d’attacher un groupe de protection photolabile à la tête polaire du lipide pour le masquer biologiquement jusqu’à ce qu’il soit clivé à l’aide d’une lumière d’une longueur d’onde spécifique. Nous pouvons le charger sur des cellules ou l’amener dans différents organites sous-cellulaires. Dès que nous libérons le photo-cage du lipide, l’expérience commence.

Avant, l’étude des espèces lipidiques individuelles était impossible, mais elle est très importante car nous avons plus de 40 000 espèces lipidiques, soit deux fois plus de gènes codants dans le génome. La cellule s’efforce de fabriquer cette multitude de lipides. En tant que chimiste, je pense que leurs différences structurelles peuvent aboutir à des résultats de signalisation différentiels. Mes travaux ont mis en évidence le comportement différentiel des lipides individuels dans la membrane cellulaire, avec des constantes de vitesse différentes pour la dynamique des lipides dans la membrane et pour la liaison d’une protéine efficace. Des changements mineurs dans les chaînes latérales du lipide, comme quelques liaisons doubles, peuvent faire une grande différence.

Que pensez-vous du programme ELISIR?

Je pense que c’est une opportunité formidable. C’est comme un circuit court: si vous avez déjà une bonne idée après votre doctorat, vous pouvez vous y plonger directement, créer votre propre laboratoire, réaliser vos propres idées. C’est une opportunité absolument unique en Europe. En particulier dans une université comme l’EPFL où vous avez pour ainsi dire tout ce dont vous avez besoin. Il y a une experte ou un expert pour tout. Les gens sont très chaleureux et très accueillants. Chaque personne que j’aborde me dit: «Bien sûr, c’est possible».

Les boursières et boursiers ELISIR sont aussi une communauté vraiment sympathique. Je bénéficie du cinquième programme ELISIR, et j’ai rejoint un environnement vraiment accueillant. J’ai reçu beaucoup de soutien, surtout au début quand je ne savais pas comment m’y prendre parce que rien ne prépare à la création d’un laboratoire. Et cela m’a vraiment été utile. Je suis venue ici et j’ai trouvé ce réseau parfait où nous nous soutenons tous.

Qu’espérez-vous réaliser pendant votre passage à l’EPFL?

J’aimerais attirer davantage l’attention sur les lipides car j’ai l’impression que beaucoup de chercheuses et chercheurs trouvent fastidieux de travailler avec les lipides. J’aimerais donc élaborer une méthodologie qui rend les lipides plus accessibles aux gens. Et j’ai aussi le sentiment que les membranes cellulaires sont encore sous-estimées. La diversité que nous avons dans les membranes biologiques, seulement sur le plan lipidique, est incroyable, mais est très souvent négligée. Il reste encore beaucoup à découvrir, mais j’ai l’impression que les gens restent à l’écart car c’est compliqué et il n’y a pas vraiment de méthodologie. J’aimerais donc pousser un peu plus loin. Si tout se passe bien et que nous publions de bons articles, j’aurai l’occasion de rester dans le milieu universitaire et, bien sûr, il y a beaucoup plus de développement méthodologique sur les lipides que j’aimerais poursuivre, et des milliers de questions biologiques.

L’idée derrière ELISIR est d’encourager les meilleurs jeunes scientifiques pendant leurs années les plus créatives afin de donner naissance à une nouvelle génération de leaders. Le poste de non-titulaire dure trois ans, avec en option un renouvellement pour deux années. Il offre à une nouvelle ou un nouveau diplômé de doctorat un budget de recherche complet, un programme de mentorat et la possibilité de travailler comme chercheuse ou chercheur principal indépendant dans un établissement interdisciplinaire équipé des installations essentielles et d’infrastructures de pointe.