Karl DeisserothMD, PhD, le Médecine de Stanford Le professeur DH Chen ainsi que professeur de bio-ingénierie et de psychiatrie et sciences du comportement, a été nommé récipiendaire du prix 2022 Prix Louisa Gross Horwitz pour ses contributions fondamentales à l’avancement de l’optogénétique, une technologie qui a transformé la recherche neuroscientifique.
Le prix Horwitz est décerné chaque année par l’Université de Columbia depuis 1976 pour des travaux novateurs en science médicale. Sur les 108 précédents lauréats du prix Horwitz, 51 ont reçu des prix Nobel.
Deisseroth, qui est chercheur au Howard Hughes Medical Institute, partagera le prix – qui sera remis lors d’une cérémonie à New York le 16 février 2023 – avec deux autres pionniers dans le domaine : Pierre Hegeman, PhD, professeur de neurosciences à l’Institut de biologie et de biophysique expérimentale de l’Université Humboldt de Berlin ; et Gero MiesenböckMD, professeur de physiologie à l’Université d’Oxford, Royaume-Uni.
“Le prix Horwitz a une longue et distinguée histoire, et cette année, il reconnaît les contributions démesurées de Karl Deisseroth qui ont forgé le domaine de l’optogénétique”, a déclaré Lloyd mineur, MD, doyen de la Stanford School of Medicine. “Ses recherches ont conduit à des avancées significatives en neurosciences qui permettent une meilleure compréhension du fonctionnement interne du cerveau humain et aident à traiter un large éventail de conditions neurologiques.”
Hegemann, collaborateur de longue date de Deisseroth, a initialement identifié les channelrhodopsines : des protéines naturelles dérivées de microbes unicellulaires qui réagissent à la lumière en permettant aux ions de circuler à travers les membranes cellulaires. Deisseroth a découvert et conçu de nouvelles classes de channelrhodopsines, décrit les premières structures à haute résolution des trois principaux types de channelrhodopsines et a été le pionnier d’une nouvelle utilisation révolutionnaire de ces protéines. Lui et ses collègues ont trouvé un moyen de les placer sur les membranes externes de neurones sélectionnés, puis, en transmettant des impulsions lumineuses à distance, d’inhiber ou d’activer la transmission des impulsions de manière sélective dans ces neurones.
Cette technique, connue sous le nom de optogénétique, a révolutionné l’étude de la manière dont les circuits cérébraux des mammifères vivants interagissent pour produire un comportement. Il permet aux neuroscientifiques d’activer ou d’inhiber de manière sélective, rapide et précise uniquement les cellules ou les circuits qui les intéressent. Ils peuvent même découvrir ce que fait ce neurone ou ce circuit particulier dans le cerveau d’un animal vivant.
Avant l’avancée de l’optogénétique, il existait deux principaux chevaux de bataille expérimentaux pour étudier le cerveau : la stimulation électrique et les médicaments. L’excitation des neurones, ou cellules nerveuses, en les stimulant avec des secousses électriques provoque une réponse immédiate. Mais c’est imprécis : il déclenche également des réponses dans des cellules cérébrales voisines et des circuits autres que celui étudié. Pire encore, alors que la stimulation électrique peut activer les neurones, elle ne peut pas précisément les inhiber, ce qui est essentiel pour étudier le fonctionnement du cerveau.
Les médicaments sont également imprécis. Ils peuvent activer ou inhiber sélectivement les neurones, mais pas nécessairement uniquement ceux du circuit d’intérêt. De plus, ils diffusent largement et ne peuvent pas être nettoyés rapidement, ce qui en fait de mauvais interrupteurs marche/arrêt.
Deisseroth a librement distribué ses outils optogénétiques et formé des milliers de scientifiques du monde entier à la mise en œuvre de l’optogénétique. De nombreux chercheurs, dont Deisseroth, ont utilisé cette technologie pour étudier l’apprentissage, la mémoire, la perception, la motivation, l’humeur et l’appétit, et pour détecter les déficiences du circuit neuronal causant ou exacerbant la maladie de Parkinson, la schizophrénie, l’autisme, l’anxiété, la dépression, la dépendance et d’autres conditions.
Dans un cas, des scientifiques ont même utilisé directement l’optogénétique pour aider une personne aveugle à voir. Mais Deisseroth a déclaré qu’il envisageait que les principales applications cliniques de l’optogénétique soient plus larges et générales.
“Nous pouvons utiliser cet outil pour mieux comprendre les causes de toutes sortes de troubles neurologiques et psychiatriques, ce qui accélérera les progrès cliniques vers un large éventail de traitements”, a-t-il déclaré.
L’année dernière, Deisseroth a été co-récipiendaire du Bourse de recherche médicale fondamentale Lasker pour son développement de l’optogénétique et pour ses découvertes fondamentales concernant les principes de fonctionnement des channelrhodopsines.
Parmi les anciens lauréats du prix Horwitz de Stanford Medicine figurent un professeur de biologie structurale Roger KornbergPhD, en 2006, et professeur de biologie Lucy ShapiroPhD, en 2012. Kornberg a également remporté le prix Nobel de chimie en 2006.
