Le prix Nobel a rendez-vous avec la recherche du PSI
Villigen, 06.10.2026 — Cette année, le prix Nobel de physiologie ou médecine récompense l’optogénétique, une méthode biotechnologique qui permet de contrôler de manière ciblée certains processus cellulaires par la lumière. A l’Institut Paul Scherrer PSI, les scientifiques travaillent à développer ce principe au-delà des cellules nerveuses, pour l’étendre à d’autres types de cellules et d’organes. Ces travaux pourraient faire émerger une nouvelle génération d’outils optogénétiques et la possibilité de contrôler à l’avenir certains processus par la lumière en lieu et place des médicaments.
Cette année, le prix Noble de physiologie ou médecine a été décerné à Peter Hegemann, Karl Deisseroth et Georg Nagel pour leurs découvertes concernant les canaux ioniques contrôlés par la lumière et l’optogénétique. Peter Hegemann et Georg Nagel ont découvert la channelrhodopsine, une protéine qui rend une algue monocellulaire photosensible. Quant à Karl Deisseroth, il a réussi à transposer cette protéine dans des cellules nerveuses et à les activer de manière ciblée à l’aide de la lumière.
Ce faisant, ces trois chercheurs ont posé les bases d’une méthode permettant de contrôler précisément les cellules nerveuses et de les étudier. Une méthode qui a également transformé en profondeur les neurosciences. Des scientifiques du PSI cherchent aujourd’hui à étendre ce principe à d’autres types de cellules.
Au-delà des cellules nerveuses
A ce jour, l’optogénétique repose sur des canaux ioniques activés par la lumière, qui permettent de contrôler les signaux électriques: un principe qui fonctionne particulièrement bien dans les cellules nerveuses. Cependant, bon nombre de processus qui se jouent dans l’organisme ne sont pas basés sur des impulsions électriques, mais sur des voies de signalisation complexes au sein des cellules. Si l’on pouvait activer et désactiver celles-ci par la lumière, cela permettrait d’étendre l’optogénétique à de nombreux autres types de cellules et de processus biologiques.
Une équipe emmenée par Gebhard Schertler, du Centre des sciences de la vie au PSI, développe à cet effet des protéines photosensibles destinées à des commutateurs moléculaires. «L’optogénétique classique modifie l’équilibre ionique à l’intérieur des cellules, explique le chercheur. Nous, en revanche, nous pourrions activer des cascades de signaux dans le cerveau et d’autres organes. Il s’agit de quelque chose de complètement nouveau.» Cette technique pourrait un jour contribuer notamment à une meilleure compréhension de nombreuses maladies et peut-être même au développement de nouveaux médicaments.
La deuxième révolution de l’optogénétique
Dans le cadre du projet de synergie ERC SOL («Switchable rhodOpsins in Life Sciences»), Gebhard Schertler travaille avec Peter Hegemann, lauréat du prix Nobel 2026, et Rob Lucas, de l’Université de Manchester, au développement de nouvelles protéines optogénétiques, utilisables également dans d’autres cellules et pour d’autres fonctions. Dans chaque organe, pour ainsi dire. Les scientifiques estiment cela pourrait déboucher sur une éventuelle deuxième révolution de l’optogénétique.
Dans ce contexte, les récepteurs couplés à la protéine G (abrégés GPCR) représentent une cible idéale. On les trouve pratiquement dans toutes les cellules de notre organisme; ils remplissent de nombreuses fonctions, comme l’odorat et le goût, mais aussi la régulation de la fréquence cardiaque et le déclenchement d’une réaction inflammatoire. Si l’on pouvait les contrôler avec la lumière, cela élargirait considérablement les possibilités de l’optogénétique.
«Nous n’avons pas encore de boîte à outils comme il en existe déjà pour l’optogénétique, relève Gebhard Schertler. Mais dans quelques années, nous serons en mesure de résoudre de nombreuses énigmes et je pense que des centaines de laboratoires commenceront à utiliser des commutateurs GPCR photosensibles universels qu’on appelle aussi optoGPCR.» Son équipe collabore par exemple avec Franziska Schneider-Warme, du Centre de cardiologie de l’Université de Fribourg-en-Brisgau, en Allemagne, pour mieux comprendre les causes des troubles du rythme cardiaque. Dans le cadre d’un autre projet, le groupe du PSI a mis au point un optoGPCR qui devrait générer de nouvelles connaissances sur la maladie de Parkinson.
Rapides comme l’éclair
Pour comprendre le fonctionnement des protéine photosensibles, les scientifiques doivent les regarder travailler. Des observations que rend possible la cristallographie résolue en temps aux sources de rayons X, comme le laser suisse à rayons X à électrons libres SwissFEL et la Source de Lumière Suisse SLS. Ces sources de rayons X permettent en effet de suivre les modifications fulgurantes que déclenche la lumière dans les protéines, comme dans un film à haute résolutions de processus moléculaires.
«Ce faisant, nous amenons la biologie structurale au niveau supérieur, explique Jörg Standfuss, du Centre des sciences de la vie au PSI. Nous pouvons suivre en détail ce qui se passe dans la protéine après l’impulsion lumineuse et ainsi mieux comprendre le fonctionnement de ces protéines photosensibles». En tant que chercheur, il s’est spécialisé dans ce genre d’analyses.
Jörg Standfuss et son équipe étudient également de cette manière les channelrhodopsines de monocellulaires, cette famille de protéines qui est à l’origine de l’optogénétique. A l’aide de la cristallographie résolue en temps, l’équipe du PSI a étudié par exemple une channelrhodopsine issue des travaux de recherche de Peter Hegemann, lauréat du prix Nobel 2026. La boucle est ainsi bouclée, depuis les fondements moléculaires de l’optogénétique jusqu’aux travaux de recherche menés aujourd’hui au PSI.
Texte: Institut Paul Scherrer PSI/Brigitte Osterath
À propos du PSI
L'Institut Paul Scherrer PSI est le plus grand institut de recherche en sciences naturelles et en sciences de l’ingénierie de Suisse. Ici sont réunies les grandes installations de recherche suisses, disponibles à la communauté scientifique et à l'industrie. Les propres recherches du PSI portent dans les domaines suivants: Technologies d’avenir, Energie et climat, Innovation santé et Fondements de la nature. Le budget annuel s'élève à 450 millions de francs suisses. Le PSI emploie 2300 personnes, dont environ un quart sont des post-doctorants, des doctorants ou des apprentis. Le PSI fait partie du domaine des EPF, qui comprend également l'ETH Zurich, l'EPF Lausanne, ainsi que les autres instituts de recherche fédéraux Empa, Eawag et WSL.
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