Optogénétique : quand la lumière aide à mieux comprendre le cerveau
Le prix Nobel de médecine 2026 récompense une avancée majeure pour les neurosciences : l’optogénétique, une technique qui permet de contrôler l’activité de certains neurones grâce à la lumière. À la croisée de la génétique et de l’optique, elle offre aux chercheurs un moyen précis d’étudier les circuits cérébraux et d’explorer de nouvelles pistes thérapeutiques. La Fondation pour la Recherche sur le Cerveau soutient des projets qui s’appuient sur cette approche pour mieux comprendre le fonctionnement cérébral et contribuer aux progrès de la recherche.
La lumière, un outil pour comprendre le cerveau
Comment un souvenir se forme-t-il ? Quels circuits neuronaux interviennent dans nos émotions, nos comportements ou nos sens ? Et que se passe-t-il lorsque ces circuits dysfonctionnent dans une maladie neurologique ou psychiatrique ?
Pour répondre à ces questions, les neuroscientifiques doivent comprendre comment les neurones communiquent et coordonnent leur activité. C’est précisément ce que permet d’étudier l’optogénétique.
Cette technique repose sur deux éléments : la génétique et la lumière. Les chercheurs introduisent dans certains neurones un gène qui leur permet de produire une protéine sensible à la lumière, appelée opsine. Certaines de ces protéines, comme les channelrhodopsines, ont été découvertes chez des algues unicellulaires capables de détecter la lumière. Une fois produites par les neurones, les chercheurs peuvent alors activer ou inhiber des populations ciblées de neurones à l’aide d’impulsions lumineuses, avec une grande précision dans le temps et dans l’espace.
L’intérêt est majeur : au lieu de simplement observer l’activité du cerveau, les scientifiques peuvent modifier celle de neurones spécifiques et mesurer les conséquences sur le fonctionnement des réseaux cérébraux ou sur certains comportements. Ils peuvent ainsi mieux comprendre le rôle de circuits impliqués dans la mémoire, les émotions ou différentes maladies du cerveau.
Des découvertes fondamentales aux nouvelles pistes thérapeutiques
Le développement de l’optogénétique a profondément transformé les neurosciences. Les travaux de Peter Hegemann, Georg Nagel et Karl Deisseroth, récompensés par le prix Nobel de médecine 2026, illustrent l’importance de cette avancée scientifique.
Aujourd’hui, l’optogénétique ne sert pas uniquement à mieux comprendre le cerveau : elle contribue aussi à explorer des approches thérapeutiques innovantes. Certaines recherches étudient comment moduler des circuits neuronaux impliqués dans des maladies, tandis que d’autres cherchent à restaurer une fonction sensorielle altérée, comme la vision.
Ces applications restent à des stades de développement différents. Mais elles témoignent d’un même objectif : mieux comprendre les mécanismes du cerveau pour ouvrir de nouvelles perspectives aux patients.
Trois exemples de recherches soutenues par la Fondation
- Restaurer une vision de haute résolution grâce à la lumière
À l’Institut de la Vision, à Paris, le Dr Emiliano Ronzitti développe une approche d’optogénétique holographique pour améliorer la restauration de la vision chez des personnes atteintes de maladies dégénératives de la rétine.
Dans certaines de ces maladies, les photorécepteurs, les cellules qui captent normalement la lumière, disparaissent progressivement. L’optogénétique vise à rendre d’autres cellules rétiniennes sensibles à la lumière afin qu’elles puissent reprendre une partie du rôle de transmission de l’information visuelle au cerveau.
En 2025, ce projet a été soutenu dans le cadre de l’appel à projets Rotary-Espoir en Tête, un système optique avancé à hauteur de 148 786 € a alors été financé. Cet équipement permettra de stimuler les cellules rétiniennes avec une grande précision et d’évaluer de nouvelles stratégies de restauration visuelle, avec l’objectif à terme d’améliorer la qualité de la vision et de contribuer au développement de dispositifs adaptés à la vie quotidienne.
- Mieux comprendre les circuits cérébraux impliqués dans la motivation sociale
Pourquoi certaines interactions sociales sont-elles sources de motivation, et comment ces mécanismes peuvent-ils être perturbés dans certaines maladies neurologiques ou psychiatriques ?
C’est l’une des questions étudiées par l’équipe de Christelle Baunez, à l’Institut des Neurosciences de la Timone, à Marseille. Son projet s’intéresse au noyau sous-thalamique, une structure cérébrale impliquée notamment dans le contrôle des mouvements, la motivation et certains processus affectifs.
Soutenu à hauteur de 80 000 € dans le cadre de l’appel à projets Fondation 2024, ce travail explore notamment les liens entre les circuits de la motivation sociale et les comportements liés à l’addiction. Les chercheurs utilisent l’optogénétique pour inhiber de manière ciblée certains neurones et étudier les conséquences sur la motivation à rechercher une interaction sociale. Ces recherches contribuent à mieux comprendre les mécanismes cérébraux qui sous-tendent nos comportements.
- Comprendre comment les connexions entre neurones se construisent et évoluent
Le fonctionnement du cerveau repose sur des réseaux de neurones dont les connexions se forment, se renforcent ou s’affaiblissent au cours de la vie. Des perturbations de ces mécanismes peuvent contribuer à certaines maladies neurodéveloppementales.
À Bordeaux, l’équipe de Mathieu Letellier, à l’Institut Interdisciplinaire de Neurosciences, étudie le rôle des protéines qui participent à la stabilisation des connexions entre neurones. Son projet, financé à hauteur de 80 000 €, cherche à comprendre comment ces connexions sont sélectionnées et conservées au cours du développement.
En combinant plusieurs méthodes d’analyse des neurones, dont l’optogénétique, les chercheurs peuvent étudier les liens entre l’activité neuronale, l’organisation des circuits et les mécanismes moléculaires qui les façonnent. Ces travaux pourraient contribuer à mieux comprendre certaines altérations des circuits cérébraux associées à des troubles neurodéveloppementaux.
Faire progresser les neurosciences pour mieux soigner demain
De la compréhension des circuits cérébraux à l’exploration de nouvelles approches pour restaurer la vision, l’optogénétique illustre la manière dont les innovations technologiques font progresser les neurosciences.
Ces avancées reposent sur des équipements de pointe, des équipes de recherche expertes et des financements qui permettent de développer des approches scientifiques nouvelles. En soutenant des projets ambitieux et des technologies innovantes, la Fondation pour la Recherche sur le Cerveau contribue à faire avancer la connaissance du cerveau et à préparer les découvertes qui pourront, demain, bénéficier aux patients.
Soutenir la recherche sur le cerveau, c’est donner aux chercheurs les moyens d’explorer aujourd’hui les pistes thérapeutiques de demain.
Sources :
Emiliani, V., Entcheva, E., Hedrich, R., Hegemann, P., Konrad, K. R., Lüscher, C., Mahn, M., Pan, Z.-H., Sims, R. R., Vierock, J. et Yizhar, O. (2022). Optogenetics for light control of biological systems. Nature Reviews Methods Primers, 2, 55.
Site internet de la Fondation pour la Recherche sur le Cerveau
