Prix Nobel de médecine : trois scientifiques récompensés pour avoir appris à contrôler le cerveau avec de la lumière

En 1979, le biologiste Francis Crick, co-découvreur de la structure de l’ADN, publiait un article soulignant une limite majeure des neurosciences. Pour comprendre le cerveau, il fallait pouvoir activer ou désactiver un type précis de neurones sans affecter les cellules voisines. Selon lui, seule la lumière pouvait répondre à ce besoin, car les méthodes existantes comme les électrodes (trop diffuses) ou les médicaments (trop lents) ne permettaient pas cette précision. À l’époque, la technologie manquait pour rendre des neurones sensibles à la lumière. Ce problème est resté sans solution pendant 47 ans, jusqu’à l’invention de l’optogénétique.

Pour résoudre ce défi, des microbiologistes ont étudié des algues unicellulaires comme Chlamydomonas reinhardtii, qui se déplacent vers la lumière grâce à un mécanisme naturel. Ces algues possèdent des protéines appelées opsines, qui réagissent à la lumière en laissant passer des ions et en générant un micro-courant électrique. Ce processus active leurs flagelles, leur permettant de nager. Les chercheurs ont identifié le gène responsable de cette protéine, nommé channelrhodopsine, et ont démontré qu’il pouvait fonctionner dans des cellules animales, conservant sa capacité à transformer un signal lumineux en signal électrique. Ces découvertes, publiées en 2002 et 2003, ont posé les bases théoriques de l’optogénétique.

En 2005, le neuroscientifique Karl Deisseroth a combiné ces avancées avec des techniques de génie génétique pour insérer le gène de la channelrhodopsine dans des neurones de mammifères, notamment ceux de l’hippocampe de rat, une région du cerveau liée à la mémoire. En utilisant un flash de lumière bleue, il a pu activer instantanément ces neurones, générant des signaux électriques à la milliseconde près, sans affecter les cellules voisines. Cette technique, appelée optogénétique, a permis de contrôler précisément l’activité neuronale, réalisant ainsi le rêve de Crick. Les expériences sur des souris vivantes ont confirmé son efficacité dans un cerveau en activité.

L’optogénétique a révolutionné l’étude du cerveau en offrant une méthode pour activer ou désactiver des neurones spécifiques avec une précision inégalée. Malgré son potentiel, elle n’a été reconnue par le comité Nobel qu’en 2026, après plus de 20 ans de recherche. Le prix Nobel de physiologie ou médecine 2026 a été décerné à Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel, qui ont chacun contribué à son développement. Le comité a probablement attendu en raison du délai pour des applications cliniques chez l’humain, bien que l’optogénétique ait déjà reçu le Brain Prize en 2013.

Les premières applications cliniques de l’optogénétique chez l’humain ont vu le jour ces dernières années, notamment pour traiter la rétinite pigmentaire, une maladie héréditaire causant la cécité. La société GenSight Biologics, basée à Paris, a injecté des protéines photosensibles dans la rétine d’un patient et l’a équipé de lunettes émettant de la lumière, restaurant partiellement sa vision. Les résultats, publiés en 2021 dans Nature Medicine, marquent la première utilisation réussie de cette technologie chez l’humain. L’optogénétique permet également d’identifier les circuits neuronaux impliqués dans des maladies comme la dépression, la maladie de Parkinson, la schizophrénie, la maladie d’Alzheimer ou les addictions.