Les fondements d’une nouvelle ère en neurosciences

Les fondements d’une nouvelle ère en neurosciences Prix Nobel de médecine 2026 : lumière sur l’optogénétique avec l’Inserm

D’une algue au cerveau : l’étonnante histoire du Nobel de médecine 2026Le scientifique allemand Darius Rauch tient un flacon contenant des algues vertes unicellulaires dans le laboratoire de Peter Hegemann, à l’université Humboldt de Berlin, le 5 octobre 2026, après l’annonce de l’attribution à ce dernier du prix Nobel de physiologie ou médecine 2026.L’ESSENTIEL

Peter Hegemann, de l’université Humboldt de Berlin, et Georg Nagel, de l’université de Wurtzbourg, cherchaient à comprendre comment une minuscule algue unicellulaire appelée Chlamydomonas perçoit la lumière. Cette capacité n’est pas propre aux animaux dotés d’yeux : dans l’ensemble du monde vivant, des organismes utilisent la lumière pour appréhender leur environnement et réagir à ses changements. Même les organismes unicellulaires possèdent des protéines sensibles à la lumière. Elles leur permettent de se déplacer vers une source lumineuse ou de s’en éloigner, de produire de l’énergie et de s’adapter aux différentes contraintes imposées par le cycle de 24 heures.Hegemann et Nagel ont découvert que Chlamydomonas possède un mécanisme de détection de la lumière d’une remarquable ingéniosité, qui repose sur une seule protéine appelée channelrhodopsine.

La channelrhodopsine est intégrée à la membrane externe de la cellule de l’algue. Une partie de la protéine est tournée vers l’eau à l’extérieur de la cellule, tandis qu’une autre se trouve du côté intérieur. La protéine contient également une petite molécule appelée rétinaldéhyde, capable d’absorber la lumière.

Lorsque la lumière atteint le rétinaldéhyde contenu dans la channelrhodopsine, celui-ci change de forme. Cette transformation entraîne à son tour une modification de la forme de la protéine. Un minuscule canal s’ouvre alors à travers la membrane cellulaire. Des particules chargées positivement, notamment des ions sodium, peuvent ainsi passer de l’eau située à l’extérieur de l’algue vers l’intérieur de la cellule. Ce déplacement de particules chargées déclenche dans l’algue un signal qui lui permet de se déplacer.Certes, il est formidable d’avoir su répondre à une question biologique aussi intéressante, mais pourquoi récompenser ces travaux par le prix Nobel de physiologie ou médecine ? La réponse réside dans le fonctionnement des cellules nerveuses. Celles-ci contrôlent leur activité grâce au déplacement de particules chargées, appelées « ions », à travers leur membrane. Lorsque des ions chargés positivement pénètrent dans une cellule nerveuse, ils peuvent accroître son activité.

Les chercheurs ont compris que s’ils parvenaient à introduire la channelrhodopsine dans des cellules nerveuses, ils pourraient peut-être les activer simplement en les éclairant. C’est précisément ce qu’ont ensuite réussi à faire Hegemann, Nagel et le troisième lauréat du prix Nobel, Karl Deisseroth, psychiatre et bio-ingénieur à l’université Stanford, en Californie.Activer les cellules nerveuses grâce à la lumière
La capacité à contrôler les cellules nerveuses grâce à la lumière s’appelle l’optogénétique. Elle est devenue un puissant outil de recherche, car elle permet aux scientifiques d’activer ou de désactiver des groupes précis de ces cellules et d’observer ce qui se produit.

Les scientifiques commencent par introduire le gène de la channelrhodopsine dans les cellules nerveuses qu’ils souhaitent étudier. Ce gène est généralement transporté à l’intérieur les cellules par un virus (lequel a été modifié afin qu’il ne puisse pas provoquer de maladie). Les cellules produisent alors la protéine channelrhodopsine, qui les rend sensibles à la lumière.Chez des animaux comme la souris, les scientifiques peuvent alors envoyer de la lumière dans le cerveau à l’aide d’une fine fibre optique. Lorsque la lumière atteint les cellules, la channelrhodopsine ouvre son canal et les cellules s’activent. Les cellules nerveuses voisines qui ne possèdent pas cette protéine ne sont, elles, pas affectées.

La lumière peut ainsi être dirigée vers une toute petite zone du cerveau et allumée ou éteinte extrêmement rapidement. L’optogénétique constitue désormais un outil particulièrement puissant pour étudier le fonctionnement du cerveau. Par exemple, si les scientifiques veulent savoir si un groupe particulier de cellules nerveuses intervient dans la mémoire, le sommeil, les sensations ou encore le mouvement, ils peuvent activer ces cellules grâce à la lumière et observer ce qui se passe.

Lors d’une expérience menée en 2012, une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a administré à des souris une légère décharge électrique dans une cage conçue spécifiquement. Grâce à l’optogénétique, les chercheurs ont marqué les cellules nerveuses du centre de la mémoire du cerveau qui étaient actives pendant cette expérience de conditionnement de la peur. Quelques jours plus tard, dans une autre cage, ils ont activé ces mêmes cellules à l’aide de lumière. Les souris se sont alors figées de peur, comme si elles se souvenaient de la décharge électrique.

Les souris qui n’avaient pas reçu de décharge ne se sont pas figées, ce qui a montré que la lumière réactivait un souvenir précis. Deisseroth est l’un des auteurs de cette étude.                                            On le voit, l’optogénétique a profondément transformé la manière dont les scientifiques étudient le fonctionnement du cerveau et du système nerveux. Mais elle pourrait également, à l’avenir, devenir un outil thérapeutique. Des essais cliniques précoces menés sur des personnes atteintes de dégénérescence de la rétine sont en cours. Les chercheurs introduisent des protéines sensibles à la lumière dans les cellules nerveuses qui subsistent dans la rétine après la disparition de celles qui détectent normalement la lumière, les bâtonnets et les cônes. Les cellules restantes peuvent ainsi devenir sensibles à la lumière, ce qui permet de restaurer en partie la vision.

Les chercheurs étudient également la possibilité d’utiliser un jour l’optogénétique pour traiter certaines maladies neurologiques, notamment la maladie de Parkinson et l’épilepsie.Le prix Nobel de cette année récompense des travaux qui ont commencé par une question pouvant sembler très théorique : comment Chlamydomonas fait-elle pour nager vers la lumière ? Cette question n’avait aucune application pratique évidente. Elle ne comblait aucun besoin urgent en matière de santé humaine et ne semblait pas non plus ouvrir la voie à des applications lucratives.

Pour cette raison, le succès de l’optogénétique illustre l’importance de continuer à poser des questions dans le seul but de comprendre le monde qui nous entoure : il est impossible de prévoir où les connaissances ainsi acquises finiront par nous mener.Prix Nobel de médecine 2026 : lumière sur l’optogénétique avec l’Inserm

Le prix Nobel de physiologie ou médecine 2026 a été attribué ce lundi 5 octobre à Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel pour leurs découvertes sur les canaux ioniques sensibles à la lumière et l’optogénétique. À cette occasion, l’Inserm vous propose de découvrir les principes de cette technique et de revenir sur des travaux qui ont permis une restauration partielle de la vision chez un patient aveugle.L’optogénétique, comment ça marche ?
Contrôler l’activité de cellules grâce à la lumière : c’est le principe de l’optogénétique, une technique qui associe génie génétique et optique. Elle consiste à introduire dans des cellules un gène leur permettant de produire une protéine sensible à la lumière. Un éclairage adapté permet ensuite d’activer cette protéine et ainsi de moduler l’activité des cellules ciblées.

Utilisée notamment pour activer ou inhiber des neurones, cette approche aide les scientifiques à mieux comprendre les circuits neuronaux et leur implication dans certaines maladies. Elle ouvre également des perspectives thérapeutiques, notamment pour la vision.

Restaurer partiellement la vision : une première démonstration chez un patient en 2021
En mai 2021, une collaboration internationale conduite par José-Alain Sahel et Botond Roska, associant l’Institut de la Vision (Inserm/Sorbonne Université/CNRS), a rapporté une restauration partielle de la vision chez un patient atteint de rétinopathie pigmentaire à un stade avancé. Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Medicine.L’approche associait une thérapie génique, destinée à rendre certaines cellules de la rétine sensibles à la lumière, et des lunettes spécifiques projetant des images de couleur ambre sur la rétine. Lors des tests réalisés avec ces lunettes, le patient a pu localiser, compter et toucher des objets.

Ces résultats obtenus chez un patient ont constitué une première preuve de concept clinique de l’utilisation de l’optogénétique pour restaurer partiellement la vision.C’est quoi l’optogénétique ?

Activer une fonction biologique en appuyant sur un interrupteur, et la désactiver instantanément en procédant de même : vu comme ça, l’optogénétique, ce n’est pas si compliqué ! Évidemment, cette technique, qui associe thérapie génique et ondes lumineuses, demande en fait beaucoup d’effort pour être mise en œuvre. Elle vient néanmoins de permettre à un patient atteint de cécité de recouvrer partiellement la vue… Une première médicale !

Concrètement, l’optogénétique consiste à introduire dans une cellule un gène qui code pour une protéine photosensible, laquelle va s’activer lorsqu’on l’éclaire avec une lumière spécifique. Comme il est possible d’utiliser des faisceaux lumineux extrêmement fins ou beaucoup plus larges, la technique permet d’activer la protéine d’intérêt aussi bien dans une zone particulière d’une cellule que dans un organe tout entier. Par ailleurs, lorsque la lumière s’éteint, la protéine cesse presque immédiatement d’être active : ce système est d’une grande réactivité !Développée depuis 2006, la technique est essentiellement utilisée pour des recherches fondamentales. Comme elle permet notamment d’activer ou d’inhiber des neurones, elle sert par exemple à des équipes qui étudient les circuits neuronaux impliqués dans des pathologies telles que la maladie de Parkinson ou les TOC. Mais depuis quelques années, des chercheurs développent son application en médecine. Et il faut bien avouer que c’est complexe : traiter un patient par optogénétique nécessite en premier lieu une étape de thérapie génique, pour introduire le gène de la protéine photosensible dans les cellules à traiter. Par ailleurs, elle ne peut aujourd’hui concerner que des maladies qui affectent des tissus que l’on peut illuminer « de l’extérieur ».Malgré ces difficultés, un premier succès vient d’être obtenu : un homme a partiellement retrouvé la vue grâce à cette approche. Il souffrait d’une cécité liée à la dégénérescence des récepteurs à la lumière initialement présents dans sa rétine (rétinopathie pigmentaire à un stade avancé). Le gène d’une protéine sensible à la lumière « ambrée » a été introduit dans des cellules qui siègent au fond de son œil, les transformant en photorécepteurs fonctionnels. Le patient a en outre été équipé de lunettes qui convertissent ce qui est devant lui en images rouge orangé d’intensité lumineuse augmentée. Lorsqu’il les chausse, ses cellules rétiniennes modifiées sont activées par les signaux lumineux et transmettent l’information reçue au cortex visuel, comme de vrais photorécepteurs. À l’issue d’une période d’adaptation et d’apprentissage de plusieurs mois, ce dispositif lui permet désormais de discerner les contours des objets environnants, une prouesse !

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Les fondements d’une nouvelle ère en neurosciences

Leurs découvertes concernent les canaux ioniques activés par la lumière et l’optogénétique. Cette méthode « permet de démontrer comment les cellules nerveuses façonnent les souvenirs, les émotions et les comportements dans le cerveau vivant ».

Des travaux qui posent « les fondements d’une nouvelle ère en neurosciences ». Le prix Nobel de médecine 2026 a été décerné à l’Américain Karl Deisseroth et aux Allemands Peter Hegemann et Georg Nagel, a annoncé l’Institut Karolinska(Nouvelle fenêtre) lundi 5 octobre. Le Comité Nobel les récompense « pour leurs découvertes concernant les canaux ioniques activés par la lumière et l’optogénétique ». Cette méthode « permet de démontrer comment les cellules nerveuses façonnent les souvenirs, les émotions et les comportements dans le cerveau vivant ».Les Allemands Peter Hegemann et Georg Nagel ont découvert « dans une algue unicellulaire » une protéine nommée « channelrhodopsine », et l’Américain Karl Deisseroth a « transformé cette protéine en un interrupteur contrôlé par la lumière pour les cellules nerveuses ». « L’optogénétique offre la possibilité de cartographier le cerveau d’une manière dont nous ne pouvions autrefois que rêver », a commenté Per Svenningsson, président du Comité Nobel pour la physiologie et la médecine.

D’une algue au cerveau : l’étonnante histoire du Nobel de médecine 2026

Prix Nobel de médecine 2026 : lumière sur l’optogénétique avec l’Inserm – Salle de presse de l’Inserm

Le prix Nobel de médecine 2026 décerné aux chercheurs Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel, pour avoir posé « les fondements d’une nouvelle ère en neurosciences » – franceinfo