PRIX LASKER 2021

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Le prix Albert-Lasker pour la recherche médicale fondamentale

Le prix Lasker pour la recherche médicale fondamentale a été attribué aux Allemands Dieter Oesterhelt et Peter Hegemann et à l’Américain Karl Deisseroth, trois des scientifiques ayant permis le développement de l’optogénétique, une technique d’activation des cellules nerveuses par la lumière, qui a révolutionné l’étude des circuits de neurones.

Jusqu’au début du xxie siècle, on stimulait ou inhibait l’activité d’un neurone ou d’une structure nerveuse par stimulation électrique ou par exposition à des neurotransmetteurs ou certains ions. Introduite par une expérience fondatrice en 2005, l’optogénétique repose sur l’activation de neurones ou de groupes de neurones par un faisceau laser : dans cette expérience menée par Karl Deisseroth à Stanford, une fibre optique est introduite jusqu’au voisinage de neurones du cerveau d’un rat qui contrôlent le mouvement de ses moustaches. Ce rat a été préalablement modifié génétiquement et ses cellules nerveuses possèdent une protéine bactérienne sensible à la lumière. Lorsque la fibre optique conduit le faisceau laser à ce groupe de neurones, ces derniers sont activés et les moustaches du rat bougent. À partir de ce schéma de base, on met en place, chez l’animal, les conditions permettant l’analyse du rôle de circuits neuronaux dans des comportements complexes liés à la faim, à l’anxiété ou encore au maternage.

Cette expérience est l’aboutissement d’une longue chaîne de travaux a priori sans rapport avec la neurobiologie. Dans le courant des années 1960, Dieter Oesterhelt isole de la paroi de bactéries pourpres une protéine sensible à la lumière et qui répond à celle-ci en pompant des ions dans la cellule bactérienne. Trente ans plus tard, Peter Hegemann isole quant à lui une protéine sensible à la lumière chez une espèce d’algue mobile : lorsqu’elle capte des photons, cette protéine ouvre un canal ionique qui provoque le mouvement de l’algue. Ces deux situations sont formellement semblables à celle du passage de l’influx nerveux qui ouvre et ferme des canaux ioniques dans les cellules nerveuses. L’expérience de 2005 montre que ces protéines de bactéries d’algues fonctionnent de la même manière dans des cellules nerveuses, et provoquent des influx nerveux, et donc l’activation de la cellule qui reçoit le faisceau de lumière. C’est à partir de cette observation que l’optogénétique va se développer et permettre d’étudier l’effet de l’activation des neurones, cellule par cellule.

Peter Hegemann, Karl Deisseroth et  Dieter Oesterhelt

Photographie : Peter Hegemann, Karl Deisseroth et  Dieter Oesterhelt

Le prix Lasker 2021 en recherche médicale fondamentale est venu reconnaître l'importance des travaux sur les protéines sensibles à la lumière et le développement de l'optogénétique. L'Allemand Peter Hegemann (à gauche) a montré qu'une protéine bactérienne photosensible pouvait... 

Crédits : de gauche à droite : Philipp Plum/ HU Berlin ; Mami Nagaoki/ Yomiuri/ The Yomiuri Shimbun/ AFP ; MPI of Biochemistry/ A. Griesch

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Dieter Oesterhelt est né le 10 novembre 1940 à Munich. Il étudie la chimie à l’université de cette ville de 1959 à 1963 et soutient sa thèse en 1967 sur des complexes multienzymatiques. Il commence à travailler sur les pigments (bactériophytochromes) de la membrane des bactéries pourpres lors de son séjour postdoctoral en Californie en 1969 et 1970. Il démontre ensuite que la fonction principale de ces molécules est d’être une pompe à protons activée par la lumière, notion qu’il étend à d’autres opsines bactériennes ou végétales. De 1980 à 2008, année de sa retraite, il est directeur de l'Institut Max-Planck de biochimie de Martinsried.

Peter Hegemann est né le 11 décembre 1954 à Münster en Allemagne. Après des études dans l’université de cette ville, il obtient son doctorat en 1984 à Munich pour des travaux sur la protéine halorhodopsine isolée de l’archée Halobacterium, qui participe à l’activation par la lumière d’une pompe à ions chlorure. Ses recherches se sont ensuite étendues à d’autres molécules similaires. Il est professeur à l’université Humboldt de Berlin à partir de 2004.

Karl Deisseroth est né le 18 novembre 1971 à Boston (Massachusetts). Après des études de biochimie à Harvard, il obtient un doctorat (Ph.D) en neurosciences en 1998 à Stanford ainsi qu’un doctorat en médecine deux ans plus tard. Psychiatre et bio-ingénieur, il dirige depuis 2004 un laboratoire à Stanford au sein duquel ont eu lieu les premières expériences d’optogénétique.

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Peter Hegemann, Karl Deisseroth et  Dieter Oesterhelt

Peter Hegemann, Karl Deisseroth et  Dieter Oesterhelt
Crédits : de gauche à droite : Philipp Plum/ HU Berlin ; Mami Nagaoki/ Yomiuri/ The Yomiuri Shimbun/ AFP ; MPI of Biochemistry/ A. Griesch

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Drew Weissman et Katalin Karikó

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Crédits : Penn Medicine

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David Baltimore

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Crédits : Scott Wintrow/ Getty Images/ AFP

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Écrit par :

  • : chercheur en histoire des sciences, université Paris-VII-Denis-Diderot, ancien chef de service à l'Institut Pasteur

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Gabriel GACHELIN, « PRIX LASKER 2021 », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-lasker-2021/