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Elle soutint en 1927 une thèse de doctorat en Botanique à l'Université Cornell où elle avait mené des recherches pointues sur la Cytogénétique du Maïs, qui restera d'ailleurs son domaine de prédilection durant toute sa carrière.
À la fin des années 1920, elle étudia les chromosomes et leurs modifications pendant la reproduction chez le maïs. Son travail et ses résultats furent étonnants et très en avance sur l'époque : elle développa des techniques pour observer les chromosomes du maïs et utilisa des analyses faites au Microscope pour démontrer nombre de théories génétiques fondamentales, dont celle concernant l'échange d'information génétique par les chromosomes par enjambement durant la Méiose. Elle produisit la première carte génétique du maïs, reliant les régions chromosomiques avec des traits physiques et démontrât le rôle du Télomère et du Centromère, deux régions des chromosomes importantes dans la conservation de l'information génétique. Elle a été reconnue comme une des meilleures de son domaine, gagnant de prestigieux prix et étant élue à la National Academy of Sciences en 1944. Elle reçut le prix Nobel de médecine en 1983 pour sa découverte des facteurs génétiques mobiles appelés transposons.
Durant les décennies 1940 et 1950, McClintock a découvert la transposition et l'a utilisée pour démontrer comment les gènes sont responsables de l'activation ou non de caractéristiques physiques. Elle a développé des théories expliquant la répression ou l'expression d'information génétique transmise d'une génération de maïs à l'autre. Rencontrant le scepticisme sur ses recherches et ses implications, elle stoppa la publication de ses résultats en 1953. Plus tard, elle étudia la cytogénétique et l'Ethnobotanique d'espèces du maïs d'Amérique du Sud. Ses recherches deviennent mieux comprises dans les années 1960 et 1970, alors que des chercheurs démontrent les mécanismes génétiques et la régulation génique, qu'elle avait précédemment trouvés. Elle reçut de nombreux prix reconnaissant sa contribution scientifique, dont le prix Nobel de médecine en 1983 pour sa découverte des transposons, qui montrent le caractère mobile du Génome, les gènes pouvant sauter d'un endroit à l'autre. À ce jour, elle est la première et la seule femme à recevoir individuellement un prix Nobel dans cette catégorie.
McClintock a complété son éducation secondaire au Erasmus Hall High School à Brooklyn. Elle a découvert la science au secondaire, et voulait aller à la Cornell University pour y continuer ses études. Sa mère résistait à l'idée que ses filles poursuivent des études supérieures, craignant qu'elles deviennent non-mariables et que la famille ait des difficultés financières. Toutefois son père a intervenu en sa faveur, et elle entra à Cornell en 1919.
Elle obtient son Master of science et son doctorat respectivement en 1925 et 1927, officiellement en botanique. Ce fut la seule femme, durant toute sa scolarité à Cornell qui obtint un diplôme dans le département d'agriculture,.
Durant ses études graduées et son postgraduate appointment15px 15px comme enseignante en botanique, McClintock a jouée un rôle clef dans l'assemblage d'un groupe étudiant un nouveau domaine : la cytogénétique du maïs. Ce groupe était composé de sélectionneurs de plantes et de cytologistes tels que Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, Harriet Creighton et George Wells Beadle (qui est devenu le lauréat du Nobel de 1958 pour avoir montré que les gènes contrôlent le ). Rollins Adams Emerson, le chef du Plant Breeding Department supportait ces efforts, même s'il n'était pas lui-même cytologiste ,.
Les recherches en cytogénétique de McClintock portaient sur le perfectionnement de la manière de visualiser et caractériser les chromosomes du maïs. Cette partie particulière de son travail a influencé toute une génération d'étudiants, et est incluse dans la majorité des livres de référence. Elle a aussi développé une technique de coloration au Carmin pour visualiser les chromosomes et a démontré pour la première fois la morphologie des 10 chromosomes du maïs. Ainsi, McClintock a démontré que les chromosomes étaient le support physique de l'hérédité en liant un groupe spécifique de chromosomes à des traits hérités ensemble. Marcus Rhoades notait que l'article publié en 1929 dans Genetics sur la caractérisation de la triploïdie des chromosomes du maïs déclenche l'intérêt scientifique pour la cytogénétique du maïs, et attribuait à sa collègue féminine une dizaine des avancées significatives de ce domaine qui ont été faites par les scientifiques de Cornell entre 1929 et 1935.
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En 1930, McClintock a été la première à décrire l'enjambement des chromosomes homologues durant la Méiose. En 1931, McClintock et son étudiante diplômée, Harriet Creighton, ont prouvé le lien entre l'enjambement des chromosomes durant la méiose et la recombinaison des traits génétiques. Elles ont observé comment la recombinaison des chromosomes et le phénotype résultant contribue à l'héritage d'un nouveau trait. Avant ce moment, l'hypothèse voulait que la recombinaison génétique pouvait seulement avoir lieu durant la méiose, bien que cela avait été montré génétiquement.15px 15px McClintock publia la première carte génétique du maïs en 1931, en montrant l'ordre de trois gènes sur le chromosome 9 du maïs.. Cette information apporta des données nécessaires pour l'étude de l'enjambement qu'elle publia avec Creighton. En 1938, elle produisit une analyse cytogénétique du Centromère, décrivant l'organisation et le fonctionnement de ce dernier.
Les publications majeures de McClintock, et supportées par ses collègues, l'ont amené à être récompensée par plusieurs bourses postdoctorales du Conseil National de Recherche. Cet argent lui permit de continuer à étudier la génétique à Cornell, à l'University of Missouri - Columbia, et le California Institute of Technology, où elle travailla avec E. G. Anderson. Durant les étés 1931 et 1932, elle travailla avec le généticien Lewis Stadler au Missouri, celui qui introduisit l'utilisation du Rayon X en tant que Mutagène (l'exposition aux rayons X peuvent augmenter le taux de mutation significativement, ce qui en fait un outil puissant en génétique). Durant ces études sur le maïs muté par les rayons X, elle identifia des chromosomes en anneau, qui se forment lorsque le bout d'un chromosome fusionne à lui-même après un dommage dû à la radiation. À partir de ce résultat, McClintock émit l'hypothèse qu'il devait avoir une structure à l'extrémité du chromosome qui devrait normalement assurer sa stabilité. Elle montra que la perte des chromosomes en anneau à la méiose cause la Variégation des feuilles de maïs des générations subséquentes à l'irradiation résultante de cette délétion chromosomique. Durant cette période, elle démontra la présence de ce qu'elle appela l'organisateur nucléolaire sur la région du chromosome 6, lequel était requis pour l'assemblage du Nucléole durant la réplication de l'ADN.
McClintock reçut une bourse de la Fondation Guggenheim ce qui rendit possible six mois de stage en Allemagne durant les années 1933 et 1934. Elle avait prévu de travailler avec Curt Stern, qui avait démontré l'enjambement chez Drosophila quelques semaines après que McClintock et Creighton l'eurent fait. Cependant, en même temps, Stern émigra aux États-Unis. Elle choisit plutôt d'aller travailler en Allemagne avec le généticien Richard B. Goldschmidt. Elle quitte rapidement l'Allemagne à cause des tensions politiques en Europe, et retourna à Cornell, y restant jusqu'en 1936, lorsqu'elle accepta un poste de professeur assistant au département de botanique de l'Université du Missouri – Columbia lui ayant été offert par Lewis Stadler.
Malgré que ses recherche progressaient à Missouri, McClintock n'était pas satisfaite de sa position à l'Université. Elle rappelait être exclue des réunions facultaires, et n'était pas mise au courant des positions disponibles dans les autres institutions. En 1940 elle écrivit à Charles Burnham,
I have decided that I must look for another job. As far as I can make out, there is nothing more for me here. I am an assistant professor at $3,000 and I feel sure that that is the limit for me. Traduction : J'ai décidé que je devrais regarder pour un autre emploi. As far as I can make out, il n'y a rien pour moi ici. Je suis professeur assistant pour 3000$ et je sens que c'est la limite pour moi.
Entre 1948 et 1950, elle développe une théorie portant ces éléments mobiles régulant les gènes par inhibition ou modulation de leur action. Elle utilisa les mots Dissociator et Activator comme des "controlling units"—plus tard, comme "controlling elements"— pour les distinguer des gènes. Elle émit l'hypothèse que la régulation génique pouvait expliquer comment des organismes multicellulaires complexes composés de cellules au Génome identique pouvaient avoir des cellules aux fonctions différentes. La découverte de McClintock défiait le concept d'un génome comme un ensemble d'instructions statiques passées entre les générations. En 1950, elle publia son travail sur Ac/Ds et ses idées sur la régulation génique dans un article intitulé The origin and behavior of mutable loci in maize dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. Durant l'été 1951, lorsqu'elle présenta son travail sur la mutabilité des gènes du maïs au symposium annuel à Cold Spring Harbor, le papier présenté était plutôt intitulé "Chromosome organization and genic expression".
Son travail sur les éléments régulateurs et la régulation génique était conceptuellement difficile et ne fut pas immédiatement compris et accepté par ses contemporains; elle décrivit la réception de sa recherche comme "puzzlement, even hostility (perplexe, même hostile)". Malgré cela, McClintock continua à développer ses idées sur les éléments de contrôle. Elle publia un article dans Genetics en 1953 où elle présentait tout ses données statistiques et entreprit en 1950 une tournée de conférences dans les universités pour parler des ses travaux. Elle continua ses investigations et identifia un nouvel élément qu'elle nomma Suppressor-mutator (Spm), lequel, bien que similaire à Ac/Ds démontrait un comportement plus complexe. Se basant sur les réactions des autres scientifiques à son travail, McClintock sentait qu'elle risquait de s'aliéner le courant de pensée dominant en science, et à partir de 1953, arrêta de publier les résultats de ses recherches sur les éléments de contrôle.
Over the years I have found that it is difficult if not impossible to bring to consciousness of another person the nature of his tacit assumptions when, by some special experiences, I have been made aware of them. This became painfully evident to me in my attempts during the 1950s to convince geneticists that the action of genes had to be and was controlled. It is now equally painful to recognize the fixity of assumptions that many persons hold on the nature of controlling elements in maize and the manners of their operation. One must await the right time for conceptual change. Traduction: Au cours des années, j'ai trouvé qu'il était difficile si ce n'est impossible … Cela devenait douloureusement évident que mes essais durant les années 1950 pour convaincre les généticiens que les actions des gènes devait et était contrôlé. Il était tout aussi douloureux … On doit attendre le bon moment pour un changement conceptuel.15px 15px
L'importance des contributions de McClintock fut mise en lumière dans les années 1960, lorsque les généticiens français François Jacob et Jacques Monod décrivirent la régulation génétique de l'opéron Lac, un concept qu'elle avait démontré avec Ac/Ds en 1951. Suite au papier de Jacob and Monod de 1961 dans le Journal of Molecular Biology, "Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins", McClintock écrivit un article pour American Naturalist comparant l'opéron lac et son travail sur les éléments de contrôle chez le maïs . La contribution de McClintock à la biologie n'est pas encore complètement reconnue comme ayant contribué à la découverte de la régulation génétique.
La découverte de la transposition a été attribuée à McClintock suite à la découverte de ce processus dans les bactéries et la Levure vers la fin des années 1960 et du début de 1970. Durant cette période, la biologie moléculaire développa de nouvelles technologies, et les scientifiques furent capables de démontrer la base moléculaire de la transposition. En 1970, Ac et Ds furent clonés et ont été démontrés comme étant des transposons de classe II. Ac est un transposon complet qui peut produire une transposase fonctionnelle, qui est requise pour permettre le déplacement de l'élément dans le génome. Ds avait une mutation dans son gène de la transposase, ce qui l'empêchait de bouger sans l'ajout d'une source de transposase. Tel que McClintock l'observa, Ds ne pouvait migrer en l'absence dAc. Spm a aussi été caractérisé comme un transposon. Des recherches subséquentes montrèrent que les transposons ne se déplacent généralement que sous l'effet d'un Stress, tel que l'irradiation ou le breakage, fusion, and bridge cycle, ainsi leur activation sous un stress peut être la source de variation génétique durant l'évolution. McClintock comprit le rôle des transposons dans l'évolution et la connaissance du génome en fut beaucoup changé bien avant que la majorité des chercheurs l'aient compris. De nos jours, Ac/Ds sont utilisés comme un outil en biologie des plantes pour générer des plantes mutantes servant à la caractérisation de la fonction des gènes.
Elle fut récompensée par 14 doctorats honorifiques en sciences et d'un doctorat honorifique en Humane Letters15px 15px. En 1986, elle fut introduite au National Women's Hall of Fame. Durant ses dernières années de vie, McClintock mèna une vie plus publique, spécialement après la publication en 1983 du livre d'Evelyn Fox Keller A feeling for the organism où elle racontait son l'histoire de de McClintock. Elle assurait une présence régulière à la communauté de Cold Spring Harbor, et donnait des conférences sur les éléments génétiques mobiles ainsi que sur l'histoire de la recherche en génétique aux scientifiques juniors. Une anthologie de ses 43 publications The discovery and characterization of transposable elements: the collected papers of Barbara McClintock a été publiée en 1987. McClintock mourut près de Cold Spring Harbor à Huntington, New York, le 2 septembre, 1992 à 90 ans ; elle ne s'était jamais mariée ni eut d'enfants.
McClintock a été la vedette d'une émission de quatre timbres en 1989 en Suède illustrant le travail de généticiens ayant remporté un Prix Nobel. De plus, le 4 mai 2005, le Service postal américain publia une série de timbres postaux commémorant les scientifiques américains, un ensemble de quatre timbres de 37 sous auto-adhésifs en plusieurs configurations. Les scientifiques représentés étaient Barbara McClintock, John von Neumann, Josiah Willard Gibbs et Richard Feynman.
Un bâtiment à l'Université Cornell porte aujourd'hui son nom.
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