Physicien de formation devenu spécialiste de la biophysique, Natanael Spisak rejoint l'Institut Imagine pour y créer sa propre équipe de recherche. Ses travaux portent sur l'origine des mutations de l'ADN — celles qui apparaissent au cours de notre vie comme celles que nous transmettons — qu'il cherche à décrypter en croisant modélisation mathématique et données génomiques. Rencontre avec un chercheur au parcours singulier, convaincu que les approches quantitatives ont un rôle décisif à jouer dans la compréhension des maladies génétiques.

Pourriez-vous commencer par nous parler un peu de vous et du parcours qui vous a mené jusqu’à l’Institut Imagine ?

Mon parcours a commencé bien loin de la biologie. J’ai d’abord été formé comme physicien, et je me suis intéressé à la physique statistique, qui cherche à comprendre comment les éléments simples d’un système complexe se conjuguent pour donner naissance à des phénomènes macroscopiques. Il n’est pas rare que des physiciens statisticiens s’aventurent vers la biologie, et cela a aussi été mon cas.

J’ai décidé de réaliser une thèse en biophysique à l’ENS à Paris, et c’est au cours de mes recherches doctorales que je me suis intéressé aux mécanismes de la mutation. J’ai poursuivi dans cette voie lorsque j’ai rejoint le laboratoire de Molly Przeworski à l’université Columbia pour un postdoctorat. C’est là que j’ai entendu parler pour la première fois de l’Institut Imagine, qui se distinguait comme une institution véritablement exceptionnelle, réunissant des chercheurs d’horizons différents autour d’un objectif commun : comprendre et traiter les maladies génétiques. Je m’estime très chanceux que le moment où j’ai commencé à chercher un poste permanent ait coïncidé avec une ouverture à Imagine.  

Sur quoi portent vos recherches actuelles ? Comment les expliqueriez-vous à quelqu’un extérieur à votre domaine ?

Je cherche à comprendre l’origine des mutations, ces modifications de notre ADN qui surviennent dans notre organisme au cours de la vie (les mutations somatiques) ou que nous transmettons à nos enfants (les mutations germinales). 

Mes travaux s’appuient sur un cadre issu de la génétique du cancer, où le séquençage des tumeurs a révélé des motifs de mutations bien particuliers, que l’on appelle « signatures mutationnelles ». Certaines de ces signatures sont bien comprises ; nous savons ce qui les provoque. Mais d’autres, en particulier celles qui prédominent dans les tissus sains, demeurent un mystère. Pour en découvrir l’origine, je construis des modèles mathématiques des mécanismes possibles, puis je confronte leurs prédictions aux données génomiques afin de voir lesquels résistent à l’épreuve des faits. 

Quel a été jusqu’ici le moment le plus déterminant de votre carrière scientifique ?

Je ne saurais désigner un seul moment spectaculaire. Ce qui a véritablement marqué ma carrière, c’est plutôt la prise de conscience progressive qu’une grande partie de la biologie fondamentale reste encore à découvrir, et qu’une personne ayant mon profil a un rôle à y jouer. La capacité de lire des génomes entiers a transformé le domaine en une discipline réellement guidée par les données. La génomique n’a pas seulement changé la génétique ; elle a changé la manière dont toute la biologie se pratique et a ouvert le champ à de nouvelles approches.

Pour ma part, il m’est progressivement apparu que des chercheurs ayant une formation quantitative pouvaient apporter une réelle contribution. Il ne s’est pas agi d’une révélation soudaine, mais plutôt d’une série de petites découvertes, portées par les enseignants, les professeurs et les collègues exceptionnels avec lesquels j’ai eu le privilège de travailler.

Qu’est-ce qui vous a précisément attiré à l’Institut Imagine, et qu’est-ce qui vous a poussé à nous choisir plutôt que d’autres ?

Ce qui me semble très particulier dans cet institut, c’est la façon dont il associe recherche fondamentale et recherche translationnelle. Venant moi-même d’un domaine extérieur à la médecine, je suis séduit par cet environnement ciblé et porté par une mission. Un autre point marquant est qu’Imagine est un lieu idéal pour créer une nouvelle équipe de recherche, car toutes les ressources nécessaires pour avancer y sont réunies.

Si vous pouviez résoudre un grand défi dans le domaine des maladies génétiques rares, lequel choisiriez-vous, et pourquoi ?

Un défi majeur réside dans l’interprétation des variants non codants, qui limite encore le diagnostic fondé sur le séquençage du génome. J’espère que les prochaines années permettront des avancées dans notre compréhension de la régulation de l’expression des gènes, et que nous parviendrons à donner du sens à la variation régulatrice.

Qu’est-ce qui vous enthousiasme le plus dans l’environnement collaboratif d’Imagine ? Et y a-t-il des équipes ou des projets en particulier avec lesquels vous avez hâte de travailler ?

J’ai trouvé particulièrement intéressant que de nombreux laboratoires soient interdisciplinaires et associent l’expertise de cliniciens et de biologistes. J’ai hâte de déterminer là où ma propre expertise peut apporter quelque chose de nouveau. 

J’échange déjà avec Sara Bizzotto, qui s’intéresse au mosaïcisme somatique et étudie les origines et les conséquences des mutations dans le développement cérébral. Cela rejoint mes propres centres d’intérêt, et je me réjouis à l’idée de collaborer avec elle. À l’avenir, j’ai hâte de nouer des liens avec de nombreuses autres équipes et de contribuer à l’esprit de collaboration qui règne ici.

Qu’est-ce qui a d’abord éveillé votre intérêt pour la science, et y a-t-il eu un moment ou une personne en particulier qui vous a inspiré ?

Il y a eu, sans aucun doute, une personne déterminante. J’ai eu au collège une excellente professeure de physique qui était également chercheuse en activité — une combinaison très inhabituelle. Son enthousiasme pour la science était palpable et communicatif. Elle ne se contentait pas d’enseigner la matière : elle était une scientifique. C’est à ce moment-là que j’ai compris pour la première fois que la science n’était pas qu’une matière scolaire, mais une voie professionnelle passionnante et épanouissante.

Comment restez-vous motivé lorsque la recherche devient difficile ou que les résultats ne sont pas au rendez-vous ? Comment entretenez-vous votre motivation ?

La recherche ne se déroule presque jamais comme prévu, mais j’ai eu la chance que la quasi-totalité de mes travaux soit collaborative. Lorsqu’on partage le travail avec d’autres, une avancée ou une percée réalisée par un membre de l’équipe n’est jamais bien loin. Ce cheminement partagé et cet effort collectif constituent une source de motivation naturelle et puissante, qui aide à surmonter les difficultés inévitables.

En dehors du laboratoire, qu’aimez-vous faire et comment vous ressourcez-vous ?

Je suis musicien amateur et j’aime jouer de la musique pendant mon temps libre. Ayant vécu à New York, j’ai particulièrement apprécié l’incroyable scène musicale live de la ville. C’est ma façon préférée de me ressourcer.

Si vous deviez résumer votre philosophie de recherche en une phrase, quelle serait-elle ?

Mon objectif est de trouver de nouvelles façons d’interroger les données génomiques afin de donner du sens à la variation génétique.

Quel message aimeriez-vous adresser à la communauté Imagine au moment où vous nous rejoignez ?

Simplement que je suis ravi d’être ici. J’ai déjà eu le plaisir de rencontrer certains d’entre vous, et j’ai hâte de mieux faire connaissance avec chacun.