Percer les mystères du lait | Nouvelles du MIT

Sarah Nyquist a reçu sa première introduction à la biologie au lycée, lorsqu’elle a suivi un cours en ligne du MIT enseigné par le pionnier de la génomique Eric Lander. Ne sachant d’abord pas à quoi s’attendre, elle a rapidement découvert que la biologie était son sujet de prédilection. Elle a commencé à expérimenter avec tout ce qu’elle pouvait trouver, en commençant par une vieille machine PCR et des légumes de la salle à manger.

Nyquist est entrée à l’université en tant que majeure en biologie, mais s’est rapidement tournée vers le style plus pratique des cours dans ses cours d’informatique. Même en tant que major en informatique et deux fois stagiaire d’été chez Google, la biologie n’était jamais loin de l’esprit de Nyquist. Son cours préféré était donné par un professeur de biologie computationnelle : « Cela m’a tellement excitée d’utiliser l’informatique comme outil pour interroger des questions biologiques », se souvient-elle.

Au cours de ses deux dernières années en tant que premier cycle à l’Université Rice, Nyquist a également travaillé dans un laboratoire du Baylor College of Medicine, finissant par co-écrire un article avec Eric Lander lui-même.

Nyquist est maintenant doctorant en biologie computationnelle et des systèmes. Son travail est co-dirigé par les professeurs Alex Shalek et Bonnie Berger et utilise l’apprentissage automatique pour comprendre les données génomiques unicellulaires. Étant donné que cette technologie peut être appliquée à presque n’importe quel matériau vivant, Nyquist a dû choisir son objectif.

Après avoir changé d’idées de thèse potentielles, Nyquist s’est finalement décidé à étudier la lactation, un sujet important et négligé dans le développement humain. Elle et le postdoctorant Brittany Goods font actuellement partie de la MIT Milk Study, la première étude longitudinale à profiler les cellules dans le lait maternel humain à l’aide de données génomiques unicellulaires. «Beaucoup de gens ne réalisent pas qu’il y a en fait des cellules vivantes dans le lait maternel. Notre recherche consiste à voir quels sont les différents types de cellules et ce qu’elles pourraient faire », explique Nyquist.

Alors qu’elle a commencé au MIT à étudier les maladies infectieuses, Nyquist aime maintenant enquêter sur des questions scientifiques fondamentales sur la santé reproductive des personnes assignées à une femme à la naissance. « Ma thèse m’a ouvert les yeux sur ce domaine de recherche très important. En tant que femme, j’ai toujours remarqué que beaucoup de choses étaient inconnues sur la santé reproductive des femmes », dit-elle. « L’idée que je puisse contribuer à cette connaissance est vraiment excitante pour moi. »

Les complexités du lait

Pour sa thèse, Nyquist et son équipe ont obtenu du lait maternel auprès d’une douzaine de donneuses. Ces échantillons sont fournis immédiatement après l’accouchement jusqu’à environ 40 semaines plus tard, ce qui donne un aperçu de l’évolution du lait maternel au fil du temps. « Nous avons pris note des nombreux facteurs environnementaux changeants, comme si l’enfant avait commencé à garder ses enfants, si la mère avait commencé à avoir ses règles ou si la mère avait commencé une contraception hormonale », explique Nyquist. « N’importe lequel de ces cofacteurs pourrait expliquer les changements de composition dont nous avons été témoins. »

Nyquist a également émis l’hypothèse que les découvertes sur le lait maternel pourraient être un indicateur pour étudier le tissu mammaire. Étant donné que le tissu mammaire est nécessaire à la lactation, les chercheurs ont toujours eu du mal à prélever des échantillons de tissus. « Beaucoup de choses sont inconnues sur la composition cellulaire du tissu mammaire humain pendant l’allaitement, même s’il produit une importante source de nutrition précoce », ajoute-t-elle.

Dans l’ensemble, l’équipe a trouvé beaucoup d’hétérogénéité entre les donneuses, suggérant que le lait maternel est plus compliqué que prévu. Ils ont constaté que les cellules du lait sont principalement composées d’un type de cellules structurelles dont la quantité augmente avec le temps. Son équipe a émis l’hypothèse que cette transformation pourrait être due au renouvellement élevé du tissu épithélial mammaire pendant l’allaitement. Bien que les raisons ne soient pas encore claires, leurs données s’ajoutent aux compréhensions antérieures du domaine.

D’autres aspects de leurs découvertes ont validé certaines des premières découvertes sur les cellules immunitaires importantes dans le lait maternel. « Nous avons trouvé un type de macrophage dans le lait maternel humain que d’autres chercheurs ont déjà identifié dans le tissu mammaire de souris », explique Nyquist. « Nous étions vraiment ravis que nos résultats aient confirmé des choses similaires qu’ils voyaient. »

Appliquer ses recherches au Covid-19

En plus d’étudier les cellules du lait maternel, Nyquist a appliqué ses compétences à l’étude des cellules d’organes qui peuvent être infectées par Covid-19. L’étude a commencé au début de la pandémie, lorsque Nyquist et ses collègues de laboratoire ont réalisé qu’ils pouvaient explorer les données cellulaires collectives de leur laboratoire d’une nouvelle manière. « Nous avons commencé à chercher s’il y avait des cellules qui exprimaient des gènes qui peuvent être détournés pour l’entrée cellulaire par le virus Covid-19 », dit-elle. « Effectivement, nous avons découvert qu’il y a des cellules dans les tissus nasaux, pulmonaires et intestinaux qui sont plus susceptibles de favoriser l’entrée virale. »

Leurs résultats ont été publiés et communiqués au public à une vitesse rapide. Pour Nyquist, cela montrait à quel point la collaboration et les outils informatiques sont essentiels pour produire la recherche biologique de prochaine génération. « Je n’avais jamais participé à un projet aussi rapide auparavant – nous avons pu produire des figurines en seulement deux semaines. Je pense que c’était encourageant pour le public de voir que les scientifiques y travaillent si rapidement », dit-elle.

En dehors de ses propres recherches, Nyquist aime encadrer et enseigner d’autres scientifiques. L’une de ses expériences préférées a été d’enseigner le codage à HSSP, un programme de plusieurs week-ends pour collégiens et lycéens, dirigé par des étudiants du MIT. L’expérience l’a encouragée à réfléchir à des moyens de rendre le codage accessible aux étudiants de tous horizons. « Il peut être difficile de déterminer s’il faut envoyer un message comme facile ou difficile, car l’un ou l’autre peut effrayer les gens. J’essaie de motiver les gens à apprendre les bases et à développer leur confiance en eux pour aller plus loin », dit-elle.

Après l’obtention de son diplôme, Nyquist espère poursuivre son amour du mentorat en poursuivant une carrière de professeur. Elle prévoit d’approfondir ses recherches sur la santé utérine, potentiellement en étudiant comment différentes maladies infectieuses affectent les tissus reproducteurs féminins. Son objectif est de mieux comprendre les processus biologiques qui ont longtemps été considérés comme tabous.

« C’est fou pour moi que nous ayons tellement plus à apprendre sur des sujets importants comme les règles, l’allaitement ou la ménopause », dit Nyquist. « Par exemple, nous ne comprenons pas comment certains médicaments ont un impact différent sur les personnes pendant la grossesse. Certains médecins disent aux femmes enceintes d’arrêter leurs antidépresseurs, car elles craignent que cela n’affecte leur bébé. En réalité, il y a tellement de choses que nous ne savons pas réellement.

« Quand je dis aux gens que c’est mon orientation professionnelle, ils disent souvent qu’il est difficile d’obtenir des fonds pour la recherche sur la santé reproductive des femmes, car cela ne concerne que 50 pour cent de la population », dit-elle.

« Je pense que je peux les convaincre de changer d’avis. »