Karl Deisseroth, du Howard Hughes Medical Institute et de l’Université de Stanford (États-Unis), Peter Hegemann de l’Université Humboldt de Berlin (Allemagne) et Georg Nagel de l’Université de Würzburg (Allemagne) ont été lauréats du Prix Nobel de Médecine 2026 pour leurs découvertes qui ont conduit à l’optogénétique, une technique qui permet d’activer ou de désactiver l’activité de neurones individuels dans un cerveau vivant.
« Les lauréats ont posé les bases d’une nouvelle ère en neurosciences », indique l’académie, faisant référence au fait que cette méthode est aujourd’hui utilisée dans des laboratoires du monde entier pour élucider les mystères du cerveau.
L’optogénétique permet de démontrer comment les cellules nerveuses influencent la mémoire, les émotions et le comportement dans le cerveau vivant. Peter Hegemann et Georg Nagel ont découvert une protéine remarquable, la channelrhodopsine, dans une algue unicellulaire ; Karl Deisseroth a transformé cette protéine en un interrupteur activé par la lumière pour les cellules nerveuses.
« L’optogénétique offre des opportunités pour cartographier le cerveau d’une manière que nous ne pouvions auparavant que rêver », affirme Per Svenningsson, président du Comité Nobel de Physiologie ou Médecine.
L’espoir que les connaissances générées par l’optogénétique conduisent à de nouveaux traitements médicaux commence à se matérialiser. Cette méthode a permis de mieux comprendre les caractéristiques distinctives de troubles psychiatriques et neurologiques tels que la dépression, l’anxiété, la schizophrénie, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson.
Plus de 25 ans de recherches
Selon les explications, tout a commencé par la curiosité de Peter Hegemann qui se demandait comment l’algue unicellulaire « Chlamydomonas » parvenait à nager vers une source de lumière. Au début des années 2000, lui et Georg Nagel ont découvert la channelrhodopsine, une protéine d’algues aux propriétés uniques, qui se situe à la surface de la cellule. Lorsqu’elle est éclairée par une lumière bleue, elle ouvre un canal à travers la protéine. Les ions chargés affluent alors vers l’intérieur de la cellule, générant une impulsion électrique. Ils ont découvert que, quelle que soit la cellule dans laquelle ils introduisaient la protéine, celles-ci devenaient sensibles à la lumière.
Karl Deisseroth a introduit le gène de la channelrhodopsine dans des neurones de rats. En éclairant les cellules avec une lumière bleue, il est parvenu à activer un signal nerveux. Il a publié cette découverte en 2005. Deux ans plus tard, il a réussi à faire fonctionner ce mécanisme d’activation des neurones par la lumière dans le cerveau de souris vivantes.
Cette méthode de contrôle des signaux nerveux par la lumière est aujourd’hui appelée optogénétique et a rapidement eu un impact majeur à l’échelle mondiale. Grâce à l’optogénétique, les chercheurs ont pu découvrir des circuits neuronaux qui régulent les souvenirs, les émotions et des comportements spécifiques pertinents pour les troubles neurologiques et psychiatriques. En médecine clinique, les chercheurs utilisent cette méthode pour tenter de restaurer la vision chez des personnes atteintes d’une déficience visuelle.
UNE NOUVELLE ÈRE EN NEUROSCIENCE
La capacité d’activer des types spécifiques de neurones dans le cerveau a radicalement transformé notre compréhension de cet incroyable organe. Un cerveau humain adulte compte environ 90 milliards de neurones, chacun établissant des milliers de connections avec d’autres. Dans de nombreux cas, le trajet neuronal d’une cellule s’étend jusqu’à une zone totalement différente du cerveau, tandis que des neurones qui régulent des fonctions physiques très différentes peuvent être étroitement interconnectés.
Grâce à l’optogénétique, les chercheurs peuvent désormais identifier avec précision quelles neurones dans un faisceau complexe régissent les différentes fonctions cérébrales. Par exemple, ils ont identifié des circuits neuronaux qui régulent la perception de la douleur, les comportements sociaux, la soif, la consommation d’aliments, la récompense et l’attention. Ils ont aussi découvert des neurones responsables de diverses fonctions, allant du contrôle du rythme circadien à l’apparition de fièvre lorsque le système immunitaire est activé.
Lorsque les chercheurs ont étudié des comportements plus complexes, comme la façon dont les souris prennent soin de leurs petits, ils ont découvert que les différents composants d’un comportement peuvent être contrôlés par des circuits neuronaux indépendants. Un circuit régit, par exemple, comment les souris rassemblent leurs petits dans un nid, et un autre régule la façon dont elles se toiletent.
L’optogénétique peut également être utilisée pour cartographier le système nerveux et les fonctions cellulaires en dehors du cerveau. Deisseroth a démontré que le rythme cardiaque peut influencer nos émotions ; si le cœur est contraint de travailler davantage, cela peut intensifier l’anxiété. D’autres chercheurs ont identifié des cellules spécifiques dans l’intestin qui peuvent expliquer pourquoi certaines personnes préfèrent le sucre aux édulcorants, pour ne citer que quelques exemples.
