Formée à l'ULiège auprès du Pr Jean-Marie Frère, Christine Jacobs-Wagner est aujourd'hui professeure de biologie, microbiologie et immunologie à la Stanford University, où elle dirige un laboratoire consacré à l’étude des bactéries. Elle est invitée à l’ULiège dans le cadre des “Alumni en lumière”. Récit d’un parcours exceptionnel.
Ce 30 septembre 2024, l'Université de Liège a rendu un hommage particulier à Christine Jacobs-Wagner, et lui a remis la médaille « Alumni en Lumière ». Cette microbiologiste de renommée internationale, diplômée de l'ULiège, a offert une présentation à la fois humaine, scientifique et émouvante, retraçant son parcours exceptionnel.
De ses débuts à l’ULiège jusqu'à son poste actuel à Stanford, Christine Jacobs-Wagner a su démontrer sa passion pour la recherche scientifique, notamment sur les bactéries. Son ancien professeur et mentor, Jean-Marie Frère, a ouvert la cérémonie en évoquant leur rencontre, sa détermination dans ses travaux, ainsi que l’importance de ses recherches sur la résistance aux antibiotiques et la maladie de Lyme. Ce moment marquant a mis en lumière le parcours inspirant de cette chercheuse, soulignant ainsi l'excellence des Alumni de l'ULiège.
Christine Jacobs-Wagner fut une “étudiante sportive” avant l’heure, plus de deux décennies avant que l’ULiège n’inaugure ce statut académique particulier permettant à certains étudiants de mener de front études universitaires et sport de haut niveau. Éprise de badminton, un sport qui l’avait amenée, au début des années 1990, à disputer plusieurs compétitions internationales, cette Liégeoise originaire de Grâce-Hollogne nourrit, un temps, l’ambition de représenter la Belgique aux Jeux olympiques. « Mais pour pratiquer un sport à un niveau international, il ne faut pas seulement avoir du talent, nuance-t-elle. Il faut aussi bénéficier d’une musculature et de tendons qui ne soient pas sujets aux blessures. Or, ce n’était pas mon cas : je me faisais mal dès que je m’entraînais trop. J’ai fini par me blesser définitivement à l’épaule et ai compris que les compétitions de haut niveau étaient finies. » Lorsque survient cet accident, Christine Jacobs-Wagner achève un cursus de biochimie, un programme de cinq ans qu’elle avait choisi après avoir envisagé un cursus en droit – « parce que j’aimais argumenter et débattre, choses que, du reste, l’on fait aussi abondamment en sciences » – et en sciences de l’ingénieur. « J’ignorais que je ferais un jour une carrière dans la recherche scientifique. J’ai simplement choisi une orientation sur base des matières que j’appréciais le plus à l’école : la biologie et la chimie. »
La dernière année du cursus de biochimie était à cette époque entièrement dédiée à une activité de recherche. À 21 ans, la Liégeoise comprend qu’elle doit sortir des sentiers battus. « J’ai réalisé que, pour réussir en sciences, il fallait connaître l’anglais. Or, s’il y avait une matière dans laquelle j’étais médiocre, c’était bien en anglais. Je m’étais donc convaincue qu’il n’y avait qu’une seule manière de progresser suffisamment : en m'immergeant complètement dans cette langue. Aussi, puisque quelques étudiants avaient, par le passé, effectué leur recherche de fin d’études en Angleterre, j’ai demandé à faire de même. Ni le sujet de recherche ni le laboratoire n’étaient de grande importance : je voulais avant tout apprendre la langue. »
La jeune chercheuse bénéficie alors du soutien du Pr Jean-Marie Frère, figure tutélaire du département de biochimie en faculté des Sciences et du Centre d'ingénierie des protéines (CIP) de l’ULiège. Ce spécialiste des enzymes bactériennes et de la résistance aux antibiotiques, qui deviendra son mentor, ne pouvait qu’être sensible à ce projet, lui qui avait décroché une maîtrise et un doctorat en biochimie à l’université de Montréal, puis effectué un post-doctorat au prestigieux MIT. Repéreur de jeunes talents, il accepte de couvrir les dépenses liées au voyage. Il convainc par ailleurs le chercheur suédois Staffan Normark, un scientifique de la University of Washington in St. Louis aux Étas-Unis, d’accueillir la biochimiste liégeoise dans son laboratoire et de financer son séjour pendant six mois. « Ma première expérience de recherche fut vraiment transformative. Non seulement parce que j’y avais appris l’anglais, mais surtout parce que je m’étais découvert un intérêt pour l’étude des bactéries, ces “championnes de la prolifération cellulaire”. » Un intérêt qui ne la quittera plus. « Ce sont des créatures fascinantes, poursuit la chercheuse. Invisibles à l'œil nu, elles sont pourtant l’organisme le plus indispensable à la vie sur notre planète. »
Durant sa licence, Christine Jacobs-Wagner fait l’observation suivante : « Les bactéries sont capables de se protéger de multiples façons, contre les réponses de notre système immunitaire et contre les antibiotiques. Entre autres méthodes, certaines bactéries sont capables de produire une enzyme – une protéine – pour cliver (clip) l’antibiotique dont elles détectent la présence, en sorte de le rendre inopérant. Ces enzymes, et la résistance aux antibiotiques de manière générale, étaient au cœur des recherches du Pr Jean-Marie Frère. Celles-ci consistaient à isoler ces enzymes, et donc à les séparer de la bactérie, pour mieux les étudier, en éprouvette. Autrement dit, Jean-Marie Frère faisait de l’enzymologie. »
C’est ce phénomène de clipping que la chercheuse étudiera une fois de retour en Belgique pour achever sa licence. Mais au laboratoire du Pr Staffan Normark à la Washington University in Saint Louis, la jeune femme devient captivée par le fonctionnement de la bactérie elle-même. Elle vise en particulier à comprendre comment certaines bactéries produisent des enzymes qui n’inactivent des antibiotiques qu’après en avoir détecté la présence. Ce phénomène est observé chez des pathogènes opportunistes tels que Citrobacter freundii – ceux-ci ne causent d’infection qu’à la faveur de conditions normalement absentes chez un hôte en bonne santé, comme un système immunitaire affaibli – que l’on trouve communément dans le microbiome des sols, l’alimentation et la flore intestinale des humains et autres animaux, mais dont certaines souches tendent à développer une résistance aux antibiotiques.
Comment les bactéries parviennent-elles à détecter la présence d’antibiotiques ? « Elles doivent forcément recevoir un signal qui les prévient de leur présence dans leur voisinage », postule-t-elle. C’est à cette question lancinante que Christine Jacobs-Wagner tentera de répondre au terme d’une recherche doctorale qui l’occupera pendant cinq ans, entre 1991 et 1996. À l’université de Liège, mais pas seulement : « Je voulais m’attaquer à ce problème en combinant principalement les expertises de Jean-Marie Frère et de Staffan Normark, et en visitant d’autres équipes scientifiques si cela s’avérait bénéfique. J’ai donc travaillé dans plusieurs laboratoires, de Saint-Louis (Missouri) à Stockholm en passant par Paris et Boston, ainsi que Liège bien entendu, pour y apprendre les techniques nécessaires à mon projet. »
Les processus qu’elle met en évidence lui vaudront, en 1997, à l’âge de 27 ans, le prix des Jeunes chercheurs de biologie moléculaire. Celui-ci, décerné par Pharmacia Biotech (une société pharmaceutique suédoise) en collaboration avec le magazine scientifique Science, est une récompense mondialement reconnue. « Les bactéries sont dotées d’une paroi protectrice nommée paroi cellulaire (cell wall), une couche semi-rigide qui enrobe et renforce la membrane cellulaire. Ce “mur” ne peut s’agrandir qu’en ajoutant du matériau à l’armature existante, un processus qui implique de détruire d’abord une partie de cette paroi – de la même manière que, pour agrandir un bâtiment, il est parfois nécessaire de casser des murs existants », schématise la chercheuse. Elle note que, lorsque la bactérie étend sa paroi cellulaire, une partie du matériau de cette paroi est réabsorbée avant d’être recyclée, comme de vieilles briques que l’on récupère pour bâtir un nouveau mur. « J’ai découvert que ce processus de synthèse de la paroi cellulaire est dérégulé en cas de présence d’un antibiotique : une fois aux abords de la bactérie, l’antibiotique en endommage la paroi, ce qui affecte la quantité de “vieilles briques” absorbées par cette bactérie, et lui révèle ainsi sa présence. Et déclenche la réponse que l’on connaît : une production d’enzymes qui clivent et donc neutralisent l’antibiotique. »
Ce phénomène n’était alors que partiellement compris : si l’on savait de longue date que certaines bactéries étaient capables de déclencher l’expression de telles “routines”, l’on n’en comprenait pas encore les rouages. « Au-delà de l’importance de cette découverte, l’intérêt de cette recherche, pour moi, ainsi que peut-être pour le jury qui m’avait décerné ce prix, tenait également au fait qu’elle connectait deux domaines de recherche qui ne se parlaient pas vraiment jusque-là : les études de recyclage de la paroi cellulaire et celles relatives à la résistance des antibiotiques. » Mais surtout, alors qu’elle avait d’abord envisagé pour elle-même une carrière dans quelque société privée où elle aurait tenu le rôle d’intermédiaire entre milieux scientifiques et monde des affaires, Christine Jacobs-Wagner avait entre-temps pris goût à la recherche. Elle avait fait l’expérience d’un « instant sublime », rare mais inoubliable moment d’excitation de la découverte. Et avait compris qu’elle passerait le reste de sa vie à chasser ces instants presque archimédiens.
Christine Jacobs-Wagner pose ensuite ses bagages à la Stanford University School of Medicine, en Californie, où elle intègre le laboratoire de Pr Lucy Shapiro, une référence mondiale en matière de biologie du développement. Dans le cadre de son travail post-doctoral, elle continue de s’intéresser aux bactéries, mais change de focale pour étudier la multiplication cellulaire qui la fascine. Celle-ci est particulièrement rapide chez les bactéries. « Ce cycle cellulaire est à l’origine de la vie qui commence à partir d’une seule cellule, laquelle en se multipliant crée une seconde, et de ces deux cellules émergent deux autres, etc. N’est-ce pas incroyable ? Ce processus n’est pourtant pas simple : beaucoup d’éléments doivent être présents, au bon moment, dans le bon ordre, pour que cette multiplication ait lieu. Et pourtant, si vous observez une bactérie, ou n’importe quelle cellule d’ailleurs, ce processus n’échoue pratiquement jamais. C’est réellement remarquable. »
En 2001, elle joint Yale University, où elle gravit les échelons académiques et devient, en 2014, directeur du Microbial Sciences Institute, tout en continuant d’étudier avec une équipe pluridisciplinaire les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la multiplication bactérienne. Christine Jacobs-Wagner est récompensée à de multiples reprises pour la qualité de ses recherches, obtenant notamment l’Ely Lilly Award décerné par l’American Society of Microbiology (2011) et l’American Society of Microbiology Award for Basic Research (2024). En 2015, elle est élue membre de la National Academy of Sciences – fondée par Abraham Lincoln en 1863 — et, plus récemment, membre de l’illustre American Academy of Arts and Sciences – l’une des plus anciennes sociétés savantes aux États-Unis. En 2019, elle réintègre Stanford, où elle est aujourd’hui professeure de biologie et, à titre secondaire, professeure de microbiologie et immunologie. Mais Christine Jacobs-Wagner, qui vient par ailleurs d’être élue membre de l’Académie Royale de Belgique, est surtout, depuis 2008, une chercheuse (investigator) rattachée au très prestigieux Howard Hughes Medical Institute, l’une des fondations philanthropiques les mieux dotées au monde et dont les fonds contribuent à financer essentiellement la recherche médicale.
Une partie de son laboratoire s’intéresse actuellement à Borrelia burgdorferi, une bactérie transmise à l’homme lors de piqûres de tiques infectées. Cette bactérie est à l’origine de la maladie de Lyme, soit la maladie à transmission vectorielle – c'est-à-dire transmise par des arthropodes, ici la tique – la plus répandue aux États-Unis et en Europe. Quoique celle-ci soit aisément traitable à l’aide d’antibiotiques si elle est diagnostiquée assez tôt, elle est quelquefois négligée en raison de ses symptômes similaires à ceux du virus de la grippe. S’étant propagée dans le corps, elle peut causer des problèmes neurologiques or articulaires qui peuvent persister même après un traitement antibiotique intensif.
« Outre la question de la progressive perte d’efficacité des antibiotiques, qui comme on le sait est un problème de santé publique majeur à l’échelle mondiale, le cas de Borrelia illustre une problématique distincte qui devrait nous préoccuper tout autant : la recrudescence des maladies à transmission vectorielle, alerte la Professeure. En effet, sous l’influence du changement climatique, l’habitat de la tique s’étend considérablement, et avec lui la propagation de Borrelia burgdorferi et donc les occurrences de la maladie de Lyme. Dans certaines régions des États-Unis, la majorité des tiques sont infectées par Borrelia ou d’autres pathogènes. En Europe, cette propagation est aussi un problème considérable. » Mais nous connaissons mal ces bactéries. « Nous sommes donc assez mal préparés pour les combattre. Je ne veux pas spéculer sur la prochaine pandémie, mais il serait judicieux d’investir davantage, non seulement dans la recherche relative aux virus tels que les coronavirus dont nous avons vu les dangers, mais aussi dans celle visant à améliorer notre connaissance des bactéries et autres parasites. »
Alors que les populations d’insectes déclinent, l’ULiège renforce sa formation en entomologie et tisse des ponts avec l’Afrique pour comprendre et préserver une biodiversité majoritaire sur notre planète mais encore largement inconnue.
Leurs noms peuplent les couloirs de l’ULiège. Par leurs recherches et leur vision de la science, ils et elles ont marqué l’histoire. Retour sur le parcours d’Édouard Van Beneden.
