Christian de Duve, dont le laboratoire de Louvain a découvert des lysosomes en 1955 et défini des peroxysomes en 1965, est décédé à son domicile de Nethen, en Belgique, à l’âge de 95 ans, le 4 mai 2013. De Duve était le dernier d’un groupe d’éminents chimistes physiologiques qui, dans les années 1940 et 1950, ont commencé à explorer l’organisation subcellulaire des voies biochimiques et ont ainsi forgé l’émergence de la biologie cellulaire moderne. Christian De Duve, Albert Claude et George Palade ont reçu le Prix Nobel en 1974 » pour leurs découvertes concernant l’organisation structurelle et fonctionnelle de la cellule. »
Christian de Duve.
De Duve est né le 2 octobre 1917 à Thames Ditton, au Royaume-Uni, une ville non loin de Londres où sa famille s’était réfugiée pendant la Première Guerre mondiale. Après une formation classique dans une école jésuite d’Anvers, De Duve est entré à la Faculté de médecine de l’Université catholique de Louvain en 1934, sans aucune intention de devenir scientifique. Il attribue un apprentissage d’étudiant à Joseph Bouckaert, qui dirigeait le laboratoire de physiologie, pour avoir suscité son intérêt pour la recherche fondamentale. Une préoccupation majeure de la recherche de Bouckaert était le mécanisme d’action de l’insuline. De Duve a participé à des expériences dans lesquelles une préparation plutôt grossière de l’hormone a été administrée à des animaux hépatectomisés, ce qui l’a amené à adopter l’idée que l’insuline agissait principalement sur le foie, et pendant de nombreuses années, il a étudié avec intensité la validité de cette notion.
De Duve était en dernière année de médecine lorsque les Allemands ont envahi la Belgique en 1940. Son implication dans la guerre était mineure, car il a été enrôlé comme médecin, et a rapidement pu retourner à Louvain pour terminer ses études de médecine. Cependant, à cette époque, l’engagement de de Duve dans la recherche était trop fort pour qu’il puisse poursuivre une carrière en médecine. Après avoir terminé un mémoire de maîtrise en chimie à Louvain en 1946, de Duve a passé plus d’un an en tant que boursier postdoctoral à Stockholm avec Hugo Theorell, un pionnier de l’étude des enzymes oxydantes qui a reçu le prix Nobel en 1955. Le laboratoire de Theorell a fourni un lieu idéal pour que de Duve apprenne les outils les plus avancés de l’enzymologie, qui ont été au cœur de ses travaux ultérieurs. Son séjour suédois a été suivi d’une visite au laboratoire de Carl et Gerty Cori à Saint-Louis, la mecque de la recherche sur les glucides à l’époque, où il a travaillé pendant quelques mois avec Earl Sutherland, avec qui il a identifié le glucagon comme contaminant des préparations d’insuline largement utilisées à cette époque. Le glucagon était souvent appelé le « facteur glycogénolytique hyperglycémique » et de Duve a plus tard fièrement qualifié ce travail de « re-découverte du glucagon ». »Les travaux ultérieurs de Sutherland sur le contrôle hormonal de la glycogénolyse l’ont conduit à la découverte du cAMP, pour lequel il a reçu le prix Nobel en 1971.
En 1948, de Duve retourne à Louvain, où il entend poursuivre son intérêt pour le métabolisme des glucides et l’action de l’insuline. Avec un groupe de jeunes collaborateurs nouvellement réunis, de Duve a décidé de caractériser l’hexose phosphatase, qui — suite à l’action de la phosphorylase sur le glycogène — était responsable de la propriété unique du foie de libérer du glucose dans le sang. Les chercheurs ont identifié une phosphatase hépatique spécifique du glucose-6-phosphate et ont correctement conclu qu’elle était responsable de cet effet. Leurs tentatives ultérieures pour purifier cette enzyme les ont mis sur la voie de la découverte des lysosomes.
De Duve et son groupe ont observé qu’un pH acide provoquait une précipitation irréversible de la glucose-6-phosphatase, ce qui a conduit de Duve à déduire que l’enzyme pouvait être associée à des membranes cytoplasmiques agglutinées. Par conséquent, le groupe a décidé de suivre la distribution de l’enzyme dans les différentes fractions cellulaires pouvant être obtenues à partir d’homogénéats hépatiques par une procédure développée par Claude, qui utilisait des conditions d’homogénéisation douces et était conçue pour préserver l’intégrité des organites subcellulaires.
Il a été très heureux qu’au cours de ces expériences, en plus de suivre la distribution de la glucose-6-phosphatase — qui se trouvait principalement dans la petite fraction granulaire appelée « microsomes » par le groupe de Claude—de Duve suive également, comme témoin, la distribution et l’activité dans les fractions subcellulaires de la phosphatase acide, une enzyme avec un pH optimal de 5 et une très large spécificité de substrat, que l’on retrouve dans presque tous les tissus. Cette enzyme étant soluble lors de la préparation des homogénats dans un mélangeur Waring, les chercheurs s’attendaient à la trouver dans le surnageant final obtenu par la procédure de Claude. Cependant, l’activité s’est avérée présente à des degrés divers dans toutes les fractions et, en particulier, dans la grande fraction granulaire connue pour contenir les mitochondries. Cette constatation était déroutante, de même que le fait que la somme des activités dans toutes les fractions était beaucoup plus grande que l’activité dans l’ensemble de l’homogénéat, dont l’activité était beaucoup plus faible que lorsque le mélangeur Waring était utilisé pour l’homogénéisation. Ces observations intrigantes ont été obtenues en décembre 1949 juste avant un week-end, et auraient pu décourager le groupe de de Duve de poursuivre ses études sur la phosphatase acide, une enzyme qui, après tout, ne les intéressait pas beaucoup et qui avait été choisie comme témoin. Il semble fortuit qu’ils aient néanmoins décidé de conserver les échantillons au réfrigérateur et de les réassembler ultérieurement. Les résultats obtenus cinq jours plus tard sont venus orienter les chercheurs sur une nouvelle voie qui les a menés à leur découverte, d’abord du lysosome puis du peroxysome.
De Duve et son groupe ont constaté qu’à l’exception de l’activité dans le surnageant final, les activités de la phosphatase acide avaient augmenté proportionnellement dans toutes les fractions, ainsi que dans l’homogénéat non transformé, dont l’activité correspondait maintenant à la somme des activités dans toutes les fractions. Ils ont rapidement montré que l’effet du « vieillissement » des fractions dans le réfrigérateur pouvait être recréé par des traitements perturbant les membranes, tels que l’homogénéisation du mélangeur ou des cycles répétés de gel-décongélation. Sur cette base, de Duve a conclu avec perspicacité que l ‘ »enzyme latente » était séquestrée dans des « sacs membranaires » qui la rendaient inaccessible aux substrats.
Les études sur la phosphatase acide ont incité le groupe de de Duve à développer une procédure qui séparait de la fraction riche en mitochondries une « fraction mitochondriale légère » ou fraction L, qui contenait la majeure partie de la phosphatase acide mais très peu d’activité cytochrome oxydase. En fait, ce que le laboratoire de de Duve a accompli était la purification d’un nouvel organite uniquement sur la base de procédures biochimiques analytiques, guidées par des mesures d’activités enzymatiques spécifiques, qui sont maintenant considérées comme des « enzymes marqueurs. »La découverte que quatre autres hydrolases acides – la β-glucuronidase, la cathepsine D, la ribonucléase et la DNase — affichaient une latence et étaient également enrichies en fraction L a conduit de Duve à formuler le concept de « lysosome: c’est-à-dire un organite borné par une membrane qui contient des hydrolases acides avec diverses spécificités et dont la fonction principale est la digestion intracellulaire des macromolécules. Plus tard, alors que des progrès étaient réalisés dans l’élucidation de la fonction générale des lysosomes, De Duve a également inventé les termes « endocytose », « phagocytose » et « autophagie » pour désigner les voies qui apportent des substrats pour la digestion dans les lysosomes et, aujourd’hui, sont des domaines de recherche actifs en biologie cellulaire.
Remarquablement, de Duve est arrivé au concept de lysosome sans avoir recours à un examen microscopique de ses échantillons. En fait, il n’y avait pas de microscope dans son laboratoire et il a intitulé sa conférence Nobel « Explorer les cellules avec une centrifugeuse. »Le lysosome a obtenu une identité morphologique en 1955 à la suite d’une brève collaboration avec Alex Novikoff, un scientifique invité de l’Albert Einstein College of Medicine de New York, qui avait une expertise en microscopie électronique. Les micrographies de Novikoff ont montré que la fraction « mitochondriale légère » contenait des « corps denses » délimités par des membranes similaires à ceux présents dans la région péri-canaliculaire des hépatocytes.
La découverte du lysosome a inauguré une nouvelle ère en physiologie et physiopathologie cellulaires, qui a été suivie par l’identification, d’abord à Louvain puis dans le monde entier, de plus de 40 maladies de stockage lysosomales résultant de mutations dans des gènes d’hydrolases spécifiques.
La première idée selon laquelle, en plus des lysosomes, la fraction mitochondriale légère abritait également un organite encore inconnu, a été la découverte que l’urate oxydase — une enzyme qui n’est pas une hydrolase acide et ne présente pas de latence — avait une distribution similaire dans les fractions subcellulaires à celle de la phosphatase acide. En 1960, de Duve avait découvert que cela était également vrai pour la catalase et pour la d-acide aminé oxydase, alors considérées comme des enzymes mitochondriales. Il a ensuite étendu ces résultats à plusieurs autres oxydases productrices de peroxyde avec un comportement de sédimentation similaire à la catalase, une enzyme qui décompose leur produit. De Duve a eu l’idée qu’une liaison fonctionnelle entre ces enzymes existait, ce qui a été rendu possible par leur inclusion dans la même particule. Ainsi, le concept de peroxysome était en train de naître, mais il ne devait être présenté publiquement que plusieurs années plus tard, après que de Duve eut commencé à partager son temps entre Louvain et New York.
En 1962, de Duve accepte une offre intéressante pour créer et diriger un laboratoire au Rockefeller Institute de New York, tout en maintenant son laboratoire à Louvain. Il a pu transférer dans son nouveau laboratoire les différentes technologies développées à Louvain en organisant des visites régulières de ses principaux associés belges à New York. Dans les deux laboratoires, de Duve a poursuivi la caractérisation des particules contenant de l’oxydase nouvellement découvertes identifiées pour la première fois dans le foie de rat. Trois ans plus tard, ce n’est qu’après la découverte de particules ayant un comportement de sédimentation et des propriétés biochimiques similaires dans le rein de rat et dans le protozoaire cilié Tetrahymena pyriformis, qu’il a annoncé, lors d’une réunion de l’American Society of Cell Biology, qu’il avait découvert un nouvel organite, pour lequel il a proposé le nom de « peroxysome. »
Encore dans ce cas, la microscopie électronique a montré que, morphologiquement, le nouvel organite correspondait à des particules membranaires de fonction inconnue qui avaient été reconnues par les microscopistes comme étant présentes dans presque tous les tissus et avaient été désignées « microbodies ». »
Des études ultérieures de nombreux laboratoires, y compris celles de de Duve et de ses anciens associés et étudiants, ont montré que les peroxysomes – découverts pour la première fois dans les tissus de mammifères, où ils jouent un rôle métabolique important, y compris la β-oxydation des acides gras à très longue chaîne par une voie différente de celle des mitochondries — font partie d’une grande famille d’organites liés à l’évolution présents dans de nombreux types de cellules et organismes eucaryotes différents, y compris les plantes et les protozoaires, où ils remplissent des fonctions distinctes et ont reçu des noms spécifiques, tels que glyoxysomes et glycosomes. Ainsi, avec sa découverte des peroxysomes, de Duve a une fois de plus jeté les bases de la croissance d’un nouveau chapitre dans le domaine en plein essor de la biologie cellulaire.
En 1974, peu après avoir reçu le Prix Nobel, de Duve, inspiré par son expérience à l’Institut Rockefeller, défend la création à Bruxelles d’un nouvel » Institut International de Pathologie Cellulaire et Moléculaire » multidisciplinaire, avec une mission de traduction, qu’il dirige à l’origine et qui, à ses 80 ans, est rebaptisé » Institut de Duve « . »
De Duve a laissé une empreinte majeure dans les sciences biologiques par les travaux qu’il a menés des deux côtés de l’Atlantique et par les nombreux scientifiques qui se sont formés avec lui. C’était une personne très cultivée qui parlait couramment quatre langues et écrivait une prose élégante dans au moins deux d’entre elles. Les intérêts de De Duve s’étendaient bien au-delà des domaines de ses contributions scientifiques, dans les domaines de la philosophie, de la théorie de la connaissance, de l’origine de la vie et de l’évolution de la cellule eucaryote. Il a largement publié ses réflexions sur des questions de presque tous ces domaines, dans des articles lucides comme dans des livres. De Duve a également écrit de nombreux récits historiques engageants sur les grandes découvertes scientifiques faites dans ses laboratoires et dans chacun d’eux, il a pris grand soin de donner du crédit à ses jeunes associés et de souligner leurs contributions spécifiques.
Christian de Duve était un collègue chaleureux et un causeur fascinant. Ceux d’entre nous qui ont eu la chance de le connaître personnellement lui manqueront cruellement.