L’Assemblée Nobel de l’Institut Karolinska a annoncé, lundi matin 5 octobre 2026, l’attribution du prix Nobel de physiologie ou de médecine aux scientifiques Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel, en récompense de leurs découvertes sur les canaux ioniques activés par la lumière et l’optogénétique, qui ont posé les bases d’une technique permettant de contrôler l’activité des cellules nerveuses au moyen de la lumière.
Les recherches des trois scientifiques ont ouvert la voie à la mise au point d’outils capables d’activer des cellules nerveuses génétiquement modifiées au moyen de flashs lumineux, dans un intervalle de temps correspondant à la vitesse naturelle de réponse de ces cellules.
La technique repose sur des protéines sensibles à la lumière capables d’ouvrir des canaux ioniques, ce qui entraîne un afflux d’ions chargés dans la cellule et génère des impulsions électriques déclenchant un potentiel d’action. La cellule réagit alors et transmet l’information le long de l’axone.
Le parcours de Karl Deisseroth, fondateur de l’optogénétique
Karl Deisseroth est professeur de bio-ingénierie, de psychiatrie et de sciences du comportement à l’université Stanford, en Californie, et chercheur à l’Institut médical Howard Hughes. Il a obtenu une licence en biochimie à l’université Harvard en 1992, puis un doctorat en neurosciences à l’université Stanford en 1998.
Une étape majeure des recherches de Deisseroth remonte à 2005, lorsqu’il est parvenu avec ses collègues à modifier génétiquement des cellules nerveuses prélevées sur des rats, en y introduisant un gène sensible à la lumière isolé d’algues de bassin. Les expériences ont montré que des flashs de lumière bleue pouvaient stimuler les cellules nerveuses, qui réagissaient à leur vitesse naturelle, en quelques fractions de seconde seulement.
Deux ans plus tard, Deisseroth est parvenu à activer le même interrupteur optique à l’intérieur des cellules nerveuses du cerveau de rats vivants. L’importance de ce résultat résidait dans la possibilité de stimuler précisément une seule protéine, dans un intervalle de temps compatible avec le fonctionnement des cellules nerveuses, ce qui conférait à cette méthode un avantage sur les autres techniques disponibles à l’époque.
Depuis, Deisseroth a poursuivi ses recherches sur l’optogénétique et ses applications. Le comité Nobel a indiqué que le prix lui était attribué pour ses efforts visant à transformer la protéine sensible à la lumière en un interrupteur principal permettant de contrôler les cellules nerveuses par la lumière. Entre 2002 et 2025, Deisseroth a reçu des dizaines de prix et distinctions d’institutions scientifiques internationales pour son rôle dans la fondation et le développement de l’optogénétique.
Parmi ses principales distinctions figurent le Breakthrough Prize in Life Sciences, le prix japonais de Kyoto en 2018, le prix Lasker de recherche médicale fondamentale en 2021, le prix Louisa Gross Horwitz décerné par l’université Columbia en 2022, le prix du Japon des sciences de la vie en 2023, puis le prix sud-coréen Asan des sciences fondamentales en 2025.
Peter Hegemann et la découverte des canaux sensibles à la lumière
Peter Hegemann a obtenu une licence de chimie à l’université de Münster en 1975, puis un doctorat de chimie à l’université Louis-et-Maximilien de Munich, en Allemagne, en 1994. Il est professeur émérite Hertie de neurosciences à l’université Humboldt de Berlin, un titre académique honorifique accordé à un membre du corps enseignant après son départ de l’activité universitaire régulière. Il dirige également le groupe de recherche en biophysique expérimentale.
Hegemann est considéré comme l’un des pères fondateurs de l’optogénétique. Ses recherches menées avec Georg Nagel sur les photorécepteurs d’algues unicellulaires appelées « chlamydomonas » l’ont conduit à découvrir des canaux ioniques sensibles à la lumière à l’intérieur des cellules.
L’identification de la protéine « channelrhodopsine 2 » a permis de contrôler précisément des cellules nerveuses génétiquement modifiées lorsqu’elles étaient exposées à des flashs lumineux, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude des maladies neurologiques et de leurs traitements potentiels.
Hegemann a reçu plusieurs prix pour ses travaux dans ce domaine, notamment la médaille Mendel de l’Académie nationale allemande des sciences Leopoldina en 2017, le prix Rumford de l’Académie américaine des arts et des sciences en 2018, le prix Shaw de Hong Kong, en Chine, en 2020, le prix Lasker de recherche médicale fondamentale aux États-Unis en 2021, ainsi que le prix Louisa Gross Horwitz de l’université Columbia en 2022.
Georg Nagel et son rôle dans la découverte des protéines rhodopsines
Le troisième lauréat, Georg Nagel, né en 1953 à Weingarten, en Allemagne, a étudié la biologie et la biophysique à l’université de Constance, en Allemagne, et obtenu son doctorat à l’université de Francfort en 1988. Il est actuellement professeur titulaire au département des neurosciences de l’université de Würzburg.
Nagel a reçu le prix Karl-Heinz-Beckurts en Allemagne en 2010, ainsi que, la même année, le prix Wiley des sciences biomédicales aux États-Unis pour son rôle dans la découverte des canaux ioniques « rhodopsines ». Il a obtenu le prix Rumford de l’Académie américaine des arts et des sciences à Cambridge, aux États-Unis, en 2019. L’université de Würzburg, où il travaille, lui a également décerné la médaille Röntgen des sciences en hommage à ses réalisations scientifiques.
Au début des années 2000, Hegemann et Nagel ont découvert la protéine « channelrhodopsine » à la surface des cellules d’algues chlamydomonas. Le déplacement de ces algues vers la lumière dans leur environnement avait attiré l’attention de Hegemann, avant que les deux chercheurs ne montrent que les protéines découvertes pouvaient réagir à la lumière dans n’importe quelle cellule où elles étaient introduites.
Lorsqu’elles sont exposées à des flashs de lumière bleue, les protéines ouvrent les canaux ioniques présents dans leurs molécules, permettant aux ions chargés d’entrer dans la cellule. Cela entraîne la formation d’impulsions électriques qui déclenchent un potentiel d’action. La cellule réagit alors et commence à transmettre l’information le long de l’axone. Cette découverte a constitué le fondement scientifique des outils de contrôle optique précis des cellules nerveuses développés par la suite.
L’optogénétique élargit la compréhension du cerveau et de ses maladies
Le comité Nobel a décrit les travaux des trois scientifiques comme une avancée majeure permettant d’étudier la manière dont les souvenirs, les émotions et les comportements se forment dans le cerveau vivant, après que de vastes pans de son fonctionnement sont restés mystérieux pendant des années. Grâce à l’optogénétique, il est devenu possible d’identifier dans le cerveau des zones spécialisées liées à des processus dont l’accès relevait auparavant de l’ambition scientifique.
Le comité estime que cette technique transformera et approfondira la compréhension du cerveau, car elle offre aux chercheurs un moyen de relier l’activité de cellules précises à des fonctions et à des comportements déterminés. Les recherches qui lui sont associées ouvrent également la voie à des découvertes plus avancées sur les maladies et leurs traitements, en tirant parti de la capacité à activer ou à contrôler les cellules nerveuses par la lumière avec une grande rapidité et une haute précision temporelle.
