Hossein Davarinejad ne se destinait pas à la biologie. Il a étudié l’informatique et même envisagé de faire de la médecine dentaire jusqu’à ce qu’un seul cours de biologie au baccalauréat vienne tout changer.
« C’était la première fois que je voyais à quel point tout est lié, des bases de l’ADN à la complexité des maladies, et j’ai voulu en savoir plus. »
Hossein Davarinejad
— Chercheur-boursier de niveau postdoctoral à la Faculté de médecine, Université d'Ottawa
Enfant, Hossein Davarinejad n’aimait pas se faire dire « c’est comme ça et c’est tout ». Il voulait comprendre. Il voulait être convaincu. Cette même motivation alimente maintenant sa fascination pour le fonctionnement des cellules à l’échelle moléculaire.
Sa curiosité l’a finalement mené à la maîtrise en biologie moléculaire à l’Université York, puis au doctorat en biochimie à l’Université d’Ottawa. Il est maintenant chercheur-boursier de niveau postdoctoral à la Faculté de médecine. En 2024, il a reçu le Prix Polanyi de physiologie et de médecine (page disponible en anglais seulement), créé en l’honneur de John Polanyi, lauréat d’un prix Nobel, et financé par le gouvernement de l’Ontario pour récompenser des chercheuses et chercheurs d’exception en début de carrière. Il a obtenu cette distinction pour ses travaux sur le contrôle de la régulation des gènes et de la réparation de l’ADN.
Un panneau de contrôle dans chaque cellule
Si l’ADN est le mode d’emploi des mécanismes qui régissent la vie, l’épigénétique est, quant à elle, le système de signets et de notes autocollantes qui rappelle à la cellule ce qu’elle doit lire et à quel moment.
Composantes essentielles de ce système, les histones sont de petites protéines en forme de bobines qui aident à compacter et à organiser l’ADN. Les cellules peuvent ajouter des étiquettes aux histones pour indiquer quelles parties de l’ADN doivent être actives ou inactives.
Les recherches de Hossein Davarinejad portent notamment sur l’une de ces étiquettes, la méthylation de la lysine 27 sur l’histone H3 (H3K27). Cette étiquette agit comme un interrupteur qui peut désactiver des gènes ou signaler que l’ADN a besoin d’être réparé.
Pourquoi l’ADN a-t-il besoin de réparations?
On pense souvent que l’ADN est stable, mais il subit un stress constant. Chaque jour, nos cellules sont endommagées par la lumière du soleil, la pollution et même leur propre métabolisme. Ces facteurs provoquent des ruptures ou des mutations dans le code génétique.
S’ils ne sont pas contrôlés, ces dommages peuvent perturber les instructions qui gardent les cellules en bonne santé et causer cancer, vieillissement prématuré ou troubles de développement. Nos cellules possèdent donc des systèmes complexes qui détectent et réparent l’ADN endommagé.
Hossein Davarinejad étudie ces mécanismes de détection et de réparation pour comprendre quand et comment ils interviennent. Ses recherches se concentrent sur les « étiquettes moléculaires », qui signalent la présence de dommages, et sur la manière dont les protéines les lisent, comme on lirait un manuel de réparation.
Voir les messages moléculaires
Pour étudier ces minuscules interactions, Hossein Davarinejad utilise la radiocristallographie et la cryomicroscopie électronique. Grâce à ces techniques et outils d’imagerie avancés, il peut voir les protéines et l’ADN en trois dimensions et en haute résolution. Ces méthodes de biologie structurale étudient l’influence des structures moléculaires sur le fonctionnement des cellules.
Hossein Davarinejad analyse les protéines avec un souci du détail qui montre bien à quel point il a besoin de comprendre exactement comment les choses fonctionnent, même à l’échelle la plus minuscule.
« Les gens qui me connaissent savent que je porte attention aux détails. J’ai besoin d’être convaincu. J’ai besoin de comprendre exactement comment les choses fonctionnent. »
Des signaux structuraux à la santé humaine
Au cours de ses recherches doctorales, Hossein Davarinejad a reçu de la formation à l’Université McGill et travaillé avec Jean-François Couture, en plus de collaborer, à l’Université Yale, avec des gens des quatre coins de la planète. Dans sa grande percée, publiée en 2022 dans Science (page disponible en anglais seulement), il a montré que les cellules effectuent une « relecture moléculaire » pour éviter les erreurs critiques de lecture des gènes.
En ce moment, ses recherches se concentrent sur les protéines humaines liées à la réparation de l’ADN. Il s’intéresse notamment à la dysplasie sponastrime, un trouble du développement rare qui touche les enfants. Cette maladie est due à des mutations qui perturbent le système de réparation de la cellule et l’amènent à ignorer l’ADN endommagé. C’est le même genre d’échec de réparation qui se produit dans de nombreux cancers lorsque les mauvais gènes sont activés, ou encore que les bons gènes sont désactivés au mauvais moment. Les travaux de Hossein Davarinejad expliquent pourquoi ces problèmes de réparation surviennent.
Le pouvoir de la collaboration
Les recherches de Hossein Davarinejad sont le produit d’un écosystème collaboratif. Il est membre de l’Institut de biologie des systèmes d’Ottawa, qui travaille en étroite collaboration avec l’Institut de recherche de l’Hôpital d’Ottawa, l’Institut de cardiologie de l’Université d’Ottawa et le CHEO, où l’épigénétique joue un rôle de plus en plus important dans la recherche en pédiatrie.
Autre exemple de collaboration : lors d’un congrès, M. Davarinejad a rencontré quelqu’un qui mène des recherches à l’Université de Calgary et qui avait lu son article dans Science. Cet échange a mené à l’élaboration d’une méthode plus rapide pour préparer les échantillons de protéines, ce qui lui a permis de gagner du temps en laboratoire et d’améliorer leurs résultats.
Ouvrir la voie aux chercheuses et chercheurs de demain
Hossein Davarinejad prône la formation précoce à la recherche et promeut le programme de médecine moléculaire et translationnelle de l’Université d’Ottawa, où les étudiantes et étudiants peuvent, dès le début, acquérir de l’expérience en laboratoire et recevoir du mentorat. Il mentionne également les programmes de bioinformatique de l’Université d’Ottawa, qui encouragent la relève à combiner programmation et biologie pour explorer l’activité des gènes, la structure des protéines et la recherche fondée sur l’intelligence artificielle.
« La biologie est de plus en plus une affaire d’informatique, » a t-il ajouté. « Si vous avez des compétences en programmation, vous pouvez vraiment vous faire une place dans le domaine. »
Selon Hossein Davarinejad, ces compétences interdisciplinaires sont essentielles dans un domaine où, de plus en plus, les découvertes reposent à la fois sur les microscopes et l’apprentissage machine.
Il encourage aussi les étudiantes et étudiants à rester à l’affût des tendances et des applications dans l’industrie, faisant remarquer que la formation offerte à l’Université d’Ottawa leur donne les outils nécessaires non seulement pour mener une carrière universitaire, mais aussi pour jouer des rôles dans les secteurs biotechnologique et pharmaceutique.
Préparer l’avenir
Que ce soit en modélisant la structure d’une protéine ou en détectant une erreur moléculaire dans une voie pathologique, Hossein Davarinejad élargit notre compréhension de la régulation et de la réparation des gènes.
À l’Université d’Ottawa, il fait partie d’une nouvelle génération de chercheuses et chercheurs qui associent des outils de précision à une réflexion globale, posant ainsi les bases des percées de demain.
Et tout a commencé par un cours de biologie qui est venu tout chambouler.