Mathématicienne avec une ambition biologique

Tanja Stadler fait partie de ces mathématiciennes qui appliquent leurs connaissances à des problèmes du monde réel - dans son cas, à des questions de biologie. Pourtant, elle ne peut presque jamais observer directement les processus qu'elle étudie. Stadler s'intéresse à la macroévolution, à la phylogénie et à l'épidémiologie : elle étudie comment les espèces se forment ou disparaissent au cours de la phylogénie et comment les maladies infectieuses épidémiques apparaissent.

"J'essaie de comprendre ce qui s'est passé dans le passé pour faire des prédictions sur l'avenir", explique Stadler. Contrairement à la paléontologie classique, elle ne creuse pas pour cela à la recherche de fossiles, mais utilise l'information génétique, des modèles mathématiques et des compétences statistiques. Et ce avec succès : cet été, Stadler a re?u l'un des ERC Starting Grant tant convoités. Et maintenant, elle est honorée pour ses contributions à la reconstitution phylogénétique par le Prix Latsis, la plus importante distinction pour les jeunes chercheurs de l'ETH.

Fasciné par la phylogénie

"Ce qui me réjouit le plus, c'est la reconnaissance de mes travaux par une commission d'experts indépendante", explique cette Allemande de 32 ans, arrivée en 2008 à l'ETH Zurich en tant que postdoctorante. Elle a toutefois trouvé son créneau de recherche plus t?t. En 2005, vers la fin de ses études de mathématiques appliquées à l'Université technique de Munich, elle a lu un livre sur la phylogénie du mathématicien néo-zélandais Mike Steel. Le sujet l'a tellement fascinée qu'elle a pris contact avec lui et s'est rendue peu après en Nouvelle-Zélande pour un séjour de recherche de trois mois à l'université de Canterbury. Stadler a ensuite prolongé et rédigé sa thèse chez Steel - sur la modélisation statistique de la naissance et de la mort des espèces dans la phylogénie. Elle a ramené chez elle non seulement une riche expérience, mais aussi un champ de recherche dans lequel elle a ensuite obtenu un doctorat à l'université technique de Munich.

Après sa thèse de doctorat, Stadler voulait se rapprocher de la biologie sur le plan professionnel. ? l'ETH Zurich, elle a trouvé l'Institut de biologie intégrative (IBZ), dont les thèmes principaux sont l'évolution et l'écologie. "L'environnement parfait pour mes recherches en tant que postdoc", résume-t-elle. Depuis 2011, Stadler est chef de groupe junior à l'IBZ auprès de Sebastian Bonhoeffer, professeur de biologie théorique.

Aper?u de l'évolution

La base conceptuelle de la recherche de Stadler est l'arbre phylogénétique - un diagramme représentant les relations évolutives, semblable à notre arbre généalogique. La scientifique déduit ces arbres d'informations génétiques séquencées. Elle a par exemple étudié la phylogénie d'espèces de mammifères vivant aujourd'hui. Ses analyses indiquent que l'évolution des mammifères a d? commencer bien avant l'extinction des dinosaures. Elle bouscule ainsi la doctrine courante de la paléontologie qui - en s'appuyant sur des données fossiles - affirme exactement le contraire. "On ne sait pas quelle source raconte la véritable histoire - les fossiles ou les gènes", explique Stadler. Sa solution consiste à combiner les deux sources : Stadler travaille à combiner les informations génétiques avec les données paléontologiques, par exemple des fossiles, afin d'identifier les facteurs clés des processus évolutifs.

Sur la piste des épidémies

La scientifique procède de manière similaire pour déterminer les forces motrices lors d'épidémies. Gr?ce à l'IBZ, Stadler a accès à des bases de données sur le VIH qu'elle utilise pour tester ses modèles. "Le virus IH mute si rapidement qu'en principe, chaque patient porte en lui sa propre population virale", explique-t-elle. Les arbres phylogénétiques que Stadler déduit des gènes viraux reflètent l'histoire de la transmission et permettent de déduire si l'épidémie se propage ou régresse, à quelle vitesse elle le fait et quel est le taux d'infection. Ces paramètres permettent d'améliorer les modèles épidémiologiques : Récemment, elle est parvenue, avec Gabriel Leventhal, un doctorant du groupe de Bonhoeffer, à développer un nouveau modèle réaliste de propagation du VIH.

De telles découvertes sont également intéressantes pour les autorités sanitaires, car elles peuvent aider à formuler des mesures de gestion des maladies infectieuses, par exemple contre les agents pathogènes résistants. Stadler souhaite que ses recherches lui permettent d'évaluer en peu de temps si un agent pathogène est dangereux et comment il se propage dans le cas de futures maladies infectieuses.

Tout porte à croire qu'elle y parviendra. L'ETH vient tout juste de proposer à cette jeune chercheuse ambitieuse un poste de professeure assistante au Département des systèmes biologiques (D-BSSE) à B?le. Stadler peut donc poursuivre ses recherches. "Je suis aux anges", se réjouit-elle.