Une minuscule algue unicellulaire appelée Chlamydomonas a mené à un prix Nobel. Trois scientifiques qui ont découvert comment contrôler les cellules cérébrales avec la lumière ont remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine 2026. La récompense reconnaît leurs travaux sur les canaux ioniques activés par la lumière et l'optogénétique, une technique qui a déjà aidé les chercheurs à activer des souvenirs et ouvre de nouvelles possibilités pour restaurer la vision et traiter les troubles cérébraux.
Comment une seule protéine est devenue un interrupteur
Peter Hegemann à l'université Humboldt de Berlin et Georg Nagel à l'université de Würzburg voulaient comprendre comment Chlamydomonas perçoit la lumière. La perception de la lumière n'est pas propre aux animaux dotés d'yeux. Les organismes du monde vivant utilisent la lumière pour détecter leur environnement et réagir aux changements de leur milieu. Même les organismes unicellulaires possèdent des protéines qui répondent à la lumière, les utilisant pour se déplacer vers ou loin de la lumière, pour générer de l'énergie et pour répondre aux exigences d'une journée de 24 heures.
Hegemann et Nagel ont découvert que Chlamydomonas repose sur une seule protéine appelée channelrhodopsine. La protéine se situe dans la membrane externe de la cellule algale, une partie faisant face à l'eau à l'extérieur et une partie faisant face à l'intérieur. Elle contient une petite molécule appelée retinaldéhyde, qui absorbe la lumière. Lorsque la lumière frappe le retinaldéhyde, il change de forme, et la protéine channelrhodopsine change aussi de forme. Ce changement ouvre un minuscule passage à travers la membrane cellulaire. Des particules chargées positivement, dont le sodium, s'écoulent alors de l'eau à l'extérieur de l'algue vers l'intérieur de la cellule. Ce mouvement de particules chargées envoie un signal à l'intérieur de l'algue qui l'aide à nager.
De l'algue aux cellules cérébrales
Résoudre une telle question biologique était fascinant, mais pourquoi un prix Nobel de physiologie ou médecine ? La réponse réside dans le fonctionnement des cellules nerveuses. Les cellules nerveuses utilisent le mouvement de particules chargées, appelées ions, à travers leurs membranes pour contrôler leur activité. Lorsque des particules chargées positivement entrent dans une cellule nerveuse, elles peuvent la rendre plus active. Les chercheurs ont réalisé que s'ils pouvaient introduire la channelrhodopsine dans les cellules nerveuses, ils pourraient peut-être activer ces cellules simplement en les éclairant.
C'est exactement ce que Hegemann, Nagel et le troisième lauréat, Karl Deisseroth, psychiatre et bioingénieur à l'université Stanford en Californie, ont fait par la suite. La capacité de contrôler les cellules nerveuses avec la lumière s'appelle l'optogénétique. Elle est devenue un outil de recherche puissant car les scientifiques peuvent l'utiliser pour activer et désactiver des groupes spécifiques de cellules nerveuses et voir ce qui se passe. D'abord, les scientifiques livrent le gène de la channelrhodopsine aux cellules nerveuses qu'ils veulent étudier. Le gène est généralement transporté dans les cellules par un virus qui a été modifié pour ne pas pouvoir causer de maladie. Les cellules fabriquent alors la protéine, et la lumière peut être utilisée pour les activer.
Le prix honore des recherches qui ont commencé par une question sur la façon dont une algue microscopique détecte la lumière et sont devenues une méthode pour activer et désactiver les cellules cérébrales. L'optogénétique a déjà aidé les chercheurs à activer des souvenirs, et elle ouvre de nouvelles possibilités pour restaurer la vision et traiter les troubles cérébraux.
