Optogénétique : la technique qui permet aux scientifiques de contrôler les cellules du cerveau avec la lumière remporte le prix Nobel de médecine 2026.
Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel ont reçu le prix Nobel 2026 de physiologie ou médecine pour leurs travaux sur les canaux ioniques activés par la lumière et l'optogénétique, une méthode qui marque "le début d'une nouvelle ère pour les neurosciences", a annoncé lundi l'Assemblée Nobel de l'Institut Karolinska.
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Mais qu'est-ce que l'optogénétique, et comment les lauréats ont-ils mis au point cette technique ?
L'optogénétique est une méthode qui permet de contrôler des cellules ciblées en utilisant la lumière comme télécommande. Elle permet aux scientifiques d'activer ou de désactiver des cellules dans un cerveau vivant et d'étudier comment certains types cellulaires et circuits neuronaux influencent le comportement.
Cette nouvelle méthode a reçu le nom d'optogénétique en 2006, mais l'histoire de la technique commence plus de dix ans auparavant, lorsque Peter Hegemann étudiait l'algue unicellulaire Chlamydomonas, un organisme connu pour se diriger vers la lumière.
Hegemann voulait comprendre ce qui pousse cette algue à se déplacer vers la lumière. Il a étudié sa tache oculaire, un minuscule point orange à la surface de la cellule qui détecte la lumière. Au fil d'une série d'expériences, Hegemann et ses collègues ont identifié des protéines sensibles à la lumière, appelées canalrhodopsines, qui permettent à l'algue de détecter la lumière et d'y répondre.
Avec Georg Nagel, de l'Institut Max-Planck de biophysique à Francfort, il a inséré les gènes de l'algue dans des cellules d'œuf de grenouille et des cellules de rein humain et démontré que la canalrhodopsine était bien un canal ionique contrôlé par la lumière.
Exposés à une lumière bleue, le canal s'ouvrait en seulement 0,2 milliseconde, laissant affluer des ions chargés positivement dans la cellule et générant une minuscule impulsion électrique.
Des années plus tard, Karl Deisseroth, le troisième lauréat, a introduit le gène de la canalrhodopsine dans des cellules nerveuses de rat. En exposant ces cellules à une lumière bleue, son équipe déclenchait des signaux nerveux, montrant que cette protéine pouvait fonctionner comme un interrupteur contrôlé par la lumière. Il a ensuite utilisé cette technique pour contrôler des neurones dans le cerveau de souris vivantes.
Par exemple, des scientifiques pouvaient déclencher des mouvements des moustaches d'une souris ou réveiller des souris endormies simplement en allumant une lumière.
Quel avenir pour l'optogénétique ?
Cette découverte "ouvre des possibilités pour cartographier le cerveau d'une manière dont nous ne pouvions autrefois que rêver", a déclaré Per Svenningsson, président du comité Nobel de physiologie ou médecine, dans un communiqué.
L'optogénétique est aujourd'hui utilisée principalement comme outil de recherche. En permettant aux chercheurs d'activer ou de désactiver des types cellulaires ciblés à l'aide d'impulsions lumineuses, elle leur permet d'établir des relations de cause à effet directes entre l'activité neuronale, le fonctionnement du cerveau et le comportement.
Elle permet aux chercheurs de cartographier les neurones impliqués dans des états émotionnels tels que la peur, l'anxiété ou la récompense. Ils peuvent aussi identifier des circuits neuronaux spécifiques qui régissent la douleur, la soif, l'attention ou l'agressivité.
L'optogénétique est également largement utilisée dans la recherche sur des maladies neurologiques ou psychiatriques comme la dépression, la schizophrénie, l'anxiété, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et l'épilepsie.
Cette science fait aussi l'objet d'essais cliniques pour traiter la rétinite pigmentaire, une maladie génétique qui entraîne la cécité en raison de la perte des cellules de la rétine chargées de détecter la lumière.
En introduisant des gènes d'opsines sensibles à la lumière dans les cellules rétiniennes encore présentes, les chercheurs ont permis à un patient aveugle, équipé de lunettes émettant de la lumière, de retrouver partiellement la vue et de percevoir des objets à fort contraste.