Ernest McCulloch

Jeunesse et début de carrière

Ernest McCulloch est issu d’une famille liée à la médecine, son père et deux de ses oncles sont médecins. Dès son enfance, et en partie parce qu’il n’aime pas son prénom, Ernest McCulloch est surnommé « Bun », un surnom qu’il gardera tout au long de sa vie. Après avoir obtenu son doctorat en médecine de l’Université de Toronto en 1948, Ernest McCulloch se rend à Londres, en Angleterre, pour entamer une année de formation en recherche à l’Institut Lister. À son retour à Toronto, il suit une formation clinique en hématologie au Toronto General Hospital et au Sunnybrook Hospital. Bien qu’il exerce initialement la médecine clinique dans un petit cabinet, il manifeste davantage d’enthousiasme pour la recherche scientifique. (Voir aussi Recherche médicale.)

Ernest McCulloch entre à la faculté de médecine de l’Université de Toronto en 1954. Trois ans plus tard, il se joint à la division de la biologie de l’Ontario Cancer Institute (OCI), à Toronto, en tant que chef de l’hématologie. Ses recherches portent sur la leucémie et sur la formation normale du sang.

Recherche sur les cellules souches

Ernest McCulloch et James Till font connaissance lors de rencontres officieuses à la résidence du chef de la division de la biologie de l’OCI, Arthur Ham. Ce dernier estime qu’il est nécessaire d’encourager le travail interdisciplinaire chez les employés de l’institut. Ernest McCulloch cherche à comprendre l’effet de la radiothérapie sur les cellules des mammifères et propose d’étudier des souris soumises à des doses mortelles de rayonnements. Le chef de la division de la physique de l’OCI, D^r Harold Elford Johns, ne permet à personne d’utiliser des appareils à rayonnement sur le site sans la présence d’un physicien. « Il n’allait pas laisser un foutu biologiste ruiner sa réputation en utilisant à mauvais escient ses appareils », évoque plus tard Ernest McCulloch lors d’un entretien avec Joe Sornberger, auteur de Dreams and Due Diligence (2011). James Till, qui, apparemment, apprécie les exposés d’Ernest McCulloch lors des rencontres chez Arthur Ham, se porte volontaire pour faire fonctionner les appareils. Ernest McCulloch attribue à Harold Elford Johns le mérite de les avoir réunis, estimant que le style de recherche pratique et méthodique du réservé James Till constituerait un bon contraste avec l’approche plus conceptuelle et imaginative de l’extraverti Ernest McCulloch. La confiance se développe entre les deux. James Till évoquera plus tard qu’Ernest McCulloch a déclaré : « Si Jim et moi ne sommes pas d’accord, nous savons que la bonne réponse se trouve ailleurs ».

Les recherches d’Ernest McCulloch et de James Till sont en partie financées par le Conseil de recherches pour la défense du Canada qui cherche des moyens de traiter la radioexposition en cas de conflit nucléaire (voir Recherches pour la défense). Leurs recherches sont menées sur sept groupes de 25 souris âgés de 8 à 12 semaines. Ils découvrent que l’injection de cellules de moelle dans un hôte soumis à une irradiation corporelle totale supramortelle entraîne la formation de « colonies de cellules proliférantes » dans leur rate. En 1960, Ernest McCulloch découvre des amas de cellules sur la rate des souris et, que pour environ 10 000 cellules de moelles injectées, un nodule (ou une colonie) apparaît sur la rate. Les tests démontrent également que plus les souris vivent longtemps, plus les colonies de cellules développent la base des globules rouges, des globules blancs et des plaquettes. Des tests ultérieurs démontrent que les cellules traitées s’autorenouvellent. Les chercheurs décrivent d’abord les cellules découvertes comme des « unités formant des colonies », bien que le terme « cellule souche » ait été publié la première fois par le scientifique allemand Ernst Haeckel en 1868. (Voir aussi Recherche sur les cellules souches.)

Les résultats sont soumis à la revue Radiation Research en juillet 1960 et publiés sous le titre « A Direct Measurement of the Radiation Sensitivity of Normal Mouse Bone Marrow Cells » dans l’édition de février 1961. « L’article évoquait une toute nouvelle façon d’étudier le processus de fabrication du sang par l’organisme, sans compter qu’il présentait une multitude d’implications possibles pour d’autres reconsidérations biologiques », fait remarquer Joe Sornberger dans son ouvrage Dreams and Due Diligence (2011).

D’autres recherches mènent à la publication de deux articles de plus en 1963 : « Cytological Demonstration of the Clonal Nature of Spleen Colonies Derived from Transplanted Mouse Marrow Cells » (Nature, 2 février 1963, en collaboration avec l’adjoint de recherche Andrew Becker) et « The Distribution of Colony-forming Cells Among Spleen Colonies » (Journal of Cellular and Comparative Physiology, décembre 1963, en collaboration avec le généticien Louis Siminovitch). Les résultats de ces études montrent que les cellules souches pourraient contribuer au développement de nouvelles cellules de moelle osseuse.

Ernest McCulloch et James Till collaborent pendant environ deux décennies. Leurs recherches permettent également de découvrir que les cellules du thymus et des ganglions lymphatiques pouvaient être dérivées du même clone que les cellules formant des colonies dans le système hématopoïétique. De même, leurs travaux contribuent à améliorer le traitement de l’anémie, de la leucémie et de l’immunodéficience (voir Cancer; Maladie).

Travaux subséquents

En 1968, Ernest McCulloch cofonde l’Institut des sciences médicales, de l’Université de Toronto, qui offre une formation en recherche aux cliniciens-chercheurs. En 1971, il participe à la mise en place du programme de greffe de moelle osseuse à l’Hôpital Princess Margaret. Pendant le reste de sa carrière de chercheur, il se concentre sur la leucémie, notamment en définissant et en manipulant les mécanismes cellulaires et moléculaires qui interviennent dans la croissance des cellules souches de blastes cancéreux (globules blancs immatures) provenant du sang de personnes atteintes de leucémie aiguë myéloblastique (voir Cancer).

Ernest McCulloch est reconnu pour sa passion pour la science d’un point de vue plus large. Il n’autorise jamais les chargés de cours invités à présenter des diaporamas lors des séminaires en laboratoire, préférant entendre leurs réflexions plutôt que des données. Il encourage les collaborations afin que les chercheurs puissent développer de nouveaux points de vue et favorise l’établissement de liens entre les découvertes en laboratoire et les questions cliniques. Ernest McCulloch est également réputé pour sa recherche d’idées et d’approches nouvelles en recherche scientifique; il cherche toujours l’opposé de la réponse évidente.

En 2003, Ernest McCulloch rédige l’histoire de l’OCI, The Ontario Cancer Institute: Successes and Reverses at Sherbourne Street. Son décès, en 2011, survient moins d’un mois avant que l’Université de Toronto et le Princess Margaret ne marquent le 50^e anniversaire de la publication de Radiation Research corédigé avec James Till. En 2020, la Société canadienne des postes rend hommage à Ernest McCulloch et à James Till en émettant un timbre à leur effigie dans le cadre d’une série représentant des médecins et des chercheurs.

Héritage

De nombreux observateurs comparent les travaux d’Ernest McCulloch et de James Till sur les cellules souches à ceux de James Watson et de Francis Crick sur l’ADN au début des années 1950 (voir Génétique). Joe Sornberger, auteur de Dreams and Due Diligence (2011), écrit qu’Ernest McCulloch et James Till « ont formé le partenariat le plus important dans le domaine de la recherche médicale au Canada depuis que Frederick Banting et Charles Best ont mis leurs talents en commun au début des années 1920 et découvert l’insuline ». ( Voir aussi Découverte de l’insuline.) Les travaux d’Ernest McCulloch et de James Till réalisés dans les années 1960 sont cités dans des milliers d’articles subséquents.

Lorsque Ernest McCulloch et James Till reçoivent le Prix Albert Lasker pour la recherche médicale fondamentale en 2005, James Till résume ainsi leurs réalisations : « Après 40 ans, je pense que cela signifie que notre travail a assez bien traversé l’épreuve du temps. ». James Till, cependant, pense que les controverses entourant la recherche sur les cellules souches, l’éthique et la politique ont retardé la reconnaissance de leur travail.

L’héritage de leur travail est résumé par Evelyn Strauss de la Lasker Foundation en 2005. « Ils ont établi les propriétés des cellules souches, qui sont toujours valables aujourd’hui. De plus, ils jettent les bases de l’isolement des cellules souches et de la détection des protéines qui aident ces précurseurs à se développer et à mûrir. Les découvertes de James Till et d’Ernest McCulloch expliquent les fondements de la greffe de moelle osseuse qui prolonge la vie des personnes atteintes de leucémie et d’autres cancers du sang. En outre, l’équipe a établi une nouvelle norme de rigueur en hématologie, la faisant passer d’une science de l’observation à une discipline expérimentale quantitative. »

Prix et distinctions

• Prix international de la Fondation Gairdner (1969)
• Membre de la Société Royale du Canada (1974)
• Officier de l’Ordre du Canada (1988)
• Fellow de la Royal Society of London (1999)
• Membre du Temple de la renommée médicale canadienne (2004)
• Prix Albert Lasker pour la recherche médicale fondamentale (2005)
• Membre de L’Ordre de l’Ontario (2006)
• Membre du Panthéon canadien des sciences et du génie (2010)