L’optogénétique : contrôler l’activité des cellules par la lumière

Le prix Nobel de médecine 2026 a été attribué le 5 octobre à Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel pour leurs découvertes concernant 

Cette découverte trouve son origine dans des travaux de recherche fondamentale. En étudiant la perception de la lumière par l’algue Chlamydomonas, Peter Hegemann, professeur à l’Université Humboldt de Berlin, et Georg Nagel, professeur à l’Université de Würzburg, ont découvert et caractérisé les channelrhodopsines, des protéines photosensibles appartenant à la famille des opsines et fonctionnant comme des canaux ioniques activés par la lumière. Sous l’effet de la lumière, ces canaux s’ouvrent et permettent le passage d’ions à travers la membrane cellulaire, modifiant ainsi l’activité électrique de la cellule.

Karl Deisseroth, psychiatre, neuroscientifique et bio-ingénieur à Stanford, a transposé ce mécanisme aux neurosciences. En 2005, son équipe a démontré que l’introduction du gène codant une channelrhodopsine dans des neurones de mammifères permettait de contrôler leur activité électrique par la lumière. Cette approche a ensuite été appliquée au cerveau de souris vivantes.

L’optogénétique associe génétique et lumière pour contrôler l’activité de cellules vivantes. Elle repose sur l’introduction, dans des cellules cibles, d’un gène codant une protéine photosensible, ou opsine, afin de rendre ces cellules sensibles à la lumière. Sous l’effet d’une stimulation lumineuse adaptée, l’opsine agit sur les flux d’ions à travers la membrane cellulaire, permettant ainsi d’activer ou d’inhiber l’activité des cellules selon le type d’opsine. Cette technique offre une grande précision spatiale et temporelle : seules les cellules rendues photosensibles réagissent à la lumière. En neurosciences, elle permet ainsi d’agir sur des populations précises de neurones et d’établir des relations de causalité entre certains circuits neuronaux et des fonctions ou comportements.

Devenue un outil majeur en neurosciences, l’optogénétique est utilisée pour étudier les circuits impliqués notamment dans la mémoire, la perception sensorielle, la récompense ou le mouvement, ainsi que dans certaines pathologies neurologiques et psychiatriques. 

Des applications thérapeutiques émergent également, en particulier pour restaurer certaines fonctions visuelles chez des patients atteints de maladies dégénératives de la rétine. Le 8 octobre 2026, les résultats de l’essai clinique de phase 1/2 PIONEER, portant sur des patients atteints de rétinopathie pigmentaire avancée, ont été publiés dans le New England Journal of Medicine. Cette approche optogénétique associe une thérapie génique rendant certaines cellules rétiniennes photosensibles à des lunettes délivrant une stimulation lumineuse adaptée.

En une vingtaine d’années, l’optogénétique est devenue un champ de recherche particulièrement dynamique avec un nombre croissant de publications scientifiques. Sa valorisation se traduit également en matière de propriété intellectuelle : une analyse mondiale publiée en 2026 dans Nature Biotechnology a ainsi étudié 332 familles de brevets dédiées à l’optogénétique. En France comme en Europe, des financements publics soutiennent par ailleurs des projets de recherche en optogénétique, avec des aides pouvant atteindre plusieurs millions d’euros au niveau européen.

De l’étude fondamentale d’une algue à de premières applications chez l’Homme, l’histoire de l’optogénétique illustre ainsi le continuum entre recherche fondamentale, innovation technologique, propriété intellectuelle et recherche clinique. 

Le Nobel 2026 vient consacrer une découverte dont les applications continuent, vingt ans plus tard, à ouvrir de nouveaux champs de recherche et d’innovation.