Les bactéries sont les championnes de l’évolution et de la propagation. Elles parviennent à muter rapidement et à s’adapter en peu de temps à des milieux hostiles. Leur évolution est ainsi au cœur des problèmes de santé publique urgents auxquels nous sommes aujourd’hui confrontés, notamment la propagation des agents pathogènes et l’accroissement de la résistance aux antibiotiques.
Or, la capacité à prédire cette évolution bactérienne demeure un défi majeur qui exige de faire le pont entre plusieurs disciplines. Adrian Serohijos, professeur adjoint au Département de biochimie et médecine moléculaire à l’Université de Montréal, était donc tout désigné pour devenir un leader en matière de lutte contre la résistance aux antibiotiques sur le campus de l’université.
M. Serohijos est l’incarnation même de la multidisciplinarité. Physique, génie logiciel, bio-informatique, biochimie, microbiologie : autant de domaines qui ont été explorés par le chercheur originaire des Visayas, aux Philippines.
Dès son jeune âge, il se passionne pour les sciences, au sens vaste du terme. « Quand j’étais enfant, j’ai réalisé que j’étais doué en sciences et en mathématiques, que c’était comme un jeu pour moi. Je suis donc allé dans une école secondaire spécialisée où ils enseignaient des sciences de niveau collégial. »
Stimulé par la résolution de problèmes et les défis, il entame par la suite un baccalauréat en physique, puis un autre en génie informatique et logiciel à l’Université Ateneo de Manille. C’est à ce moment-là que son intérêt pour la biologie se décuple, une science qu’il considère comme « unique et aux techniques ahurissantes ».
Animé par cette nouvelle curiosité, il se déplace par la suite aux États-Unis, à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, pour entreprendre un doctorat en biophysique, où il peut ainsi combiner la biologie et la physique. Il travaille alors sur la structure du gène CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), le gène responsable de la fibrose kystique. Son mentor du moment est d’ailleurs John R. Riordan, un des biochimistes canadiens ayant participé à l’identification de ce gène au début des années 80.
Adrian Serohijos poursuit ensuite des études postdoctorales à Harvard, mais cette fois-ci au Département de chimie et biologie chimique, auprès du chercheur Eugene Shakhnovich. Riche de son expérience en biophysique et en biologie computationnelle, M. Serohijos s’attaque alors aux problèmes fondamentaux de l’évolution des protéines et des microbes. Aux côtés de M. Shakhnovich, il développe des modèles computationnels pour simuler la façon dont évoluent les protéines à l’intérieur des cellules. « Nous observions les mutations et leurs impacts positifs ou négatifs sur la cellule bactérienne. Nous cherchions aussi à mieux comprendre le transfert horizontal de gènes, c’est-à-dire le processus par lequel une bactérie acquiert une mutation de façon aléatoire. »
Aujourd’hui, le titulaire de la Chaire de recherche du Canada en biophysique évolutive et dynamique des populations consolide ses intérêts multidisciplinaires en dirigeant son laboratoire au pavillon Roger-Gaudry. Il y utilise des approches théoriques, informatiques et expérimentales pour aborder des problèmes à l’interface de la biophysique et de l’évolution cellulaire et microbienne.
« Notre recherche tente essentiellement de combiner plusieurs domaines, dont la biologie et la génétique, pour donner une sorte de cadre unique à l’observation de l’évolution microbienne et pour comprendre comment les mutations du génome des bactéries participent à leur capacité d’adaptation. »
Armé de ses techniques diversifiées et de son vaste champ d’expertise, il prend part à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. « C’est un problème majeur, explique le chercheur. On se sert des antibiotiques pour combattre des infections, pour passer au travers de la chimiothérapie ou d’une chirurgie; ils sont au cœur de la médecine moderne. Sans eux, la médecine actuelle n’existerait pas. On oublie qu’avant la découverte de la pénicilline, les gens mouraient en se coupant dans le jardin. On ne saurait trop insister sur l’ampleur de l’antibiorésistance. »
Pour comprendre les mutations génétiques et les mécanismes d’adaptation des bactéries, M. Serohijos a notamment recours à la génétique des populations et à la biologie évolutive, des domaines de la biologie qui mettent en lumière les processus évolutifs des espèces vivantes. Il développe parallèlement des modèles théoriques et computationnels visant à prédire la survie des gènes mutants et à les étiqueter.
« Les scientifiques découvrent des antibiotiques, bien. Ils trouvent de nouveaux gènes à cibler, bien. Mais le problème avec ces approches, c’est que les bactéries évoluent plus vite que la médecine ne le peut. Notre travail consiste donc à comprendre à quelle vitesse elles le font et à minimiser leur rythme. »
Si les enjeux auxquels est confronté Adrian Serohijos sont sérieux, son approche parvient à être décontractée. « C’est très prenant, mais je ne vois pas ça comme un travail, c’est juste de la résolution de problèmes. La science, c’est un mode de vie pour moi. »
Avril 2019
Rédaction : Béatrice St-Cyr-Leroux
Photo : Benjamin Seropian
