Colin Stephenson Pittendrigh ( - ) "Colin Pittendrigh, 'Father of biological clock,' dies at 77", March 25, 1996, accessed April 9, 2011. est un biologiste d'origine britannique qui passe la majeure partie de sa vie adulte aux États-Unis. Pittendrigh est considéré comme le "père de l'horloge biologique" et fonde le domaine moderne de la chronobiologie aux côtés de Jürgen Aschoff et Erwin Bünning. Il est connu pour ses descriptions minutieuses des propriétés de l'horloge circadienne chez la drosophile et d'autres espèces, et pour avoir fourni les premiers modèles formels de la façon dont les rythmes circadiens s'entraînent (se synchronisent) avec les cycles locaux lumière-obscurité.
Il obtient son diplôme de botanique de l'université de Durham (King's College) en 1940. Affecté au service en temps de guerre en tant que biologiste à Trinidad pendant la Seconde Guerre mondiale, il étudie la transmission du paludisme par les moustiques. Après la guerre, il fréquente l'université Columbia pour préparer son doctorat. Il rejoint ensuite la faculté de l'université de Princeton et commence ses recherches en chronobiologie "Colin Pittendrigh: The Lion in Winter", RESONANCE May 2006.. Il co-préside un projet d'exploration de Mars à la NASA de 1964 à 1966.
Le principe déterminant que Pittendrigh développe tout au long de sa carrière est que les propriétés de l'horloge circadienne sont indépendantes de celles des comportements qu'elle contrôle. Cela lui donne la liberté d'étudier l'horloge à travers une gamme de fonctions physiologiques allant de l'éclosion des mouches des fruits aux activités locomotrices des rongeurs. Il réalise une grande série d'expériences pour démontrer que la rythmicité circadienne est intrinsèque et indépendante des signaux environnementaux. Il mène un débat célèbre et prolongé avec Frank Brown, de l'université Northwestern, sur la question de savoir si le chronométrage circadien est intrinsèque ou environnemental. Les données et l'argument de Pittendrigh prévalent finalement et suscitent l'intérêt pour la chronobiologie.
Pittendrigh est décédé d'un cancer le à son domicile de Bozeman, dans le Montana. Il est considéré comme l'une des personnalités les plus influentes dans le domaine, et ses recherches influencent le domaine de la chronobiologie même après sa mort. La Society for Research on Biological Rhythms organise des conférences biennales nommées en l'honneur de Pittendrigh et Aschoff "Society for Research on Biological Rhythms".
Biographie Colin Pittendrigh est né à Whitley Bay, sur la côte du Northumberland (aujourd'hui Tyne and Wear) le . Il obtient son premier diplôme en botanique en 1940 à l'Université de Durham, aujourd'hui Université de Newcastle upon Tyne.
Jeunesse Pittendrigh est un objecteur de conscience et donc pendant la Seconde Guerre mondiale, il est affecté au service en temps de guerre pour essayer d'améliorer la production de bananes et d'autres fruits qui sont expédiés au Royaume-Uni pendant la guerre. Il travaille aussi comme biologiste pour la Fondation Rockefeller et le gouvernement de Trinidad pour contrôler le paludisme près des bases militaires là-bas. Il étudie l'épidémiologie du paludisme transmis par les moustiques se reproduisant dans les broméliacées épiphytes ("réservoirs" formés par des feuilles qui se chevauchent) dans la canopée forestière. Il fait des observations précises sur la distribution des broméliacées dans les couverts forestiers et entre des formations forestières contrastées. Il observe des rythmes quotidiens dans les schémas d'activité des moustiques, notant en particulier que les heures d'activité maximale sont différentes pour différentes espèces à différents niveaux de canopée. Son travail avec les rythmes de piqûre de ces moustiques est à l'origine du développement de son intérêt pour les rythmes biologiques, qui conduit ensuite à ses études expérimentales sur le rythme d'éclosion chez la drosophile.
Pittendrigh épouse Margaret "Mikey" Dorothy Eitelbach pendant la guerre. Peu de temps après, ils déménagent à Trinidad et vivent dans la forêt tropicale, où Pittendrigh travaille sur la lutte contre le paludisme dans le cadre de l'effort de guerre. Il retourne aux États-Unis en 1945. Margaret et Colin ont deux enfants, Robin Rourk et Colin Jr. Pittendrigh.
Carrière académique Après la guerre, Pittendrigh fréquente l'université Columbia pour préparer son doctorat sous la direction du généticien évolutionnaire Theodosius Dobjansky "Memorial Resolution:Colin S. Pittendrigh". Quand il termine à Columbia en 1947, il rejoint la faculté de Princeton en tant que professeur adjoint de biologie où il commence ses travaux concernant les rythmes circadiens. Pendant son séjour à Princeton, il obtient la citoyenneté américaine en 1950 et est doyen des études supérieures de 1965 à 1969. Pittendrigh siège également à divers conseils scientifiques nationaux, dont le comité consultatif scientifique auprès de l'administrateur de la National Aeronautics and Space Administration (NASA).
En 1969, Pittendrigh quitte Princeton pour rejoindre la faculté de Stanford où il participe à la création du programme de biologie humaine et devient plus tard le directeur de la Hopkins Marine Station. Alors qu'il est directeur de la station marine de Hopkins en 1976-1984, Pittendrigh est crédité d'avoir aidé à reconstruire le laboratoire de biologie marine centenaire de Stanford, en y apportant la biologie moléculaire moderne, l'écologie et la biomécanique, et en transformant la station en un centre de renommée internationale" .
Pittendrigh prend sa retraite de Stanford en 1984 et déménage à Bozeman, Montana. Il y poursuit ses études sur les horloges biologiques, travaillant avec la faculté et donnant des conférences à l'Université d'État du Montana - Bozeman.
Amitié avec Jürgen Aschoff Pittendrigh rencontre Aschoff en 1958 lors de sa première visite aux États-Unis. Pittendrigh a étudié le taux d'éclosion des mouches des fruits, tandis qu'Aschoff a étudié le rythme circadien continu des oiseaux, des mammifères et des humains. Ils parviennent à deux conclusions différentes du modèle d'entraînement, Aschoff soutenant un concept d'entraînement paramétrique (entraînement progressif tout au long de la journée) et Pittendrigh soutenant un concept d'entraînement non paramétrique (l'entraînement est soudain et une fois par jour). Malgré des points de vue opposés, Aschoff et Pittendrigh restent des amis proches et ils ont un échange intense de notes et d'idées tout au long de leur vie. Leurs recherches sont décrites par Serge Daan comme "toujours en harmonie, jamais en synchronie".
Carrière scientifique
Recherche sur le paludisme et la population de moustiques à Trinidad (1939-1945) Pendant la Seconde Guerre mondiale, Pittendrigh est envoyé à Trinidad pour aider à cultiver des légumes pour la campagne nord-africaine et concevoir des méthodes pour aider à contrôler le paludisme qui frappe les troupes là-bas. Il y fait d'importantes découvertes sur les habitudes de reproduction des moustiques et leur besoin de réservoirs d'eau de broméliacées pour se reproduire. Pittendrigh trouve une solution ingénieuse pour contrôler la population de moustiques. Puisqu'ils se reproduisent dans les réservoirs d'eau collectés sur ces plantes, l'élimination des réservoirs détruit la population de moustiques. La pulvérisation d'une solution de sulfate de cuivre (CuSO4) (non toxique pour l'homme) sur les broméliacées les tuent et détruit le milieu de reproduction des moustiques. En plus de ses recherches sur le paludisme, les études de Pittendrigh sur les rythmes d'activité quotidienne des moustiques suscitent son intérêt pour les horloges biologiques, un sujet qu'il poursuit plus tard à Princeton.
Premières recherches sur la drosophile et la modélisation de l'entraînement (1947-1967) Pittendrigh joue un rôle important dans l'établissement de nombreux critères clés qu'un système biologique doit avoir pour être considéré comme une horloge biologique. Son travail étudiant les rythmes d'éclosion (le processus d'un insecte émergeant de son stade de pupe) de Drosophila pseudoobscura démontre que 1) les rythmes d'éclosion persistent sans signaux environnementaux (c'est-à-dire dans des conditions constantes), 2) contrairement à la plupart des réactions chimiques, la période d'éclosion reste relativement constant lorsqu'il est exposé à des changements de température ambiante ("compensation de température") et 3) les rythmes d'éclosion peuvent être entraînés par des cycles lumineux proches de la période naturelle des mouches (τ).
À partir de 1958, Pittendrigh développe le concept de la courbe de réponse de phase ou PRCPittendrigh, CS. "Perspectives in the study of biological clocks." Perspectives in Marine Biology, AA Buzati-Traverso, ed, 239-268, University of California Press, Berkeley.. Le PRC permet aux chronobiologistes de prédire comment un système biologique serait affecté par un changement de son programme d'éclairage. Les PRC, détectés presque simultanément dans les laboratoires de Pittendrigh et de Woody Hastings, servent de base au modèle d'entraînement non paramétrique qui est proposé peu après par Pittendrigh. Ce modèle non paramétrique d'entraînement prédit que la différence entre une période environnementale (T) et la période intrinsèque d'un organisme (τ) est corrigée instantanément chaque jour lorsque la lumière tombe à une phase particulière (φ) du cycle où un déphasage (Δφ) égal à cette différence est générée. Cela se traduit par l'expression : Δφ(φ)= τ - T .
Bien que le PRC ait été inestimable pour comprendre l'entraînement, il existe plusieurs problèmes notables avec le modèle. La PRC, bien que précise pour décrire les rythmes d'éclosion de la drosophile, a du mal à prédire divers aspects de l'entraînement des mammifères. La compression des intervalles subjectifs de jour ou de nuit chez les mammifères entraîne des changements d'activité qui ne sont pas prédits par la PRC. Il est montré plus tard que ces différences sont partiellement dues au fait que τ et la PRC sont des entités malléables modifiables par entraînement. Pittendrigh lui-même reconnait que son modèle d'entraînement est basé sur la simplification et ne peut pas modéliser avec précision tous les cas d'entraînement. Cependant, ce modèle contribue à approfondir notre compréhension de l'entraînement et est largement utilisé aujourd'hui pour enseigner le concept d'entraînement non paramétrique.
L'ami proche de Pittendrigh, Aschoff, propose un modèle paramétrique d'entraînement contrasté dans lequel il propose que la lumière allonge ou raccourcisse la période endogène (τ) tout en modifiant la ligne de base de l'oscillation. Ce modèle paramétrique suggère que la lumière peut affecter la période d'oscillation circadienne et modifier la forme - ou la forme d'onde - et le niveau autour duquel l'oscillation se déplace. Alors que le modèle d'entraînement continu d'Aschoff est largement abandonné, il est important de se rappeler que les contributions d'Aschoff ont aidé à combler et à expliquer les lacunes du modèle d'entraînement non paramétrique de Pittendrigh, qui est maintenant largement enseigné et accepté.
Travail avec la NASA