La lumière et les 125 ans du prix Nobel

Le 5 octobre 2026, heure locale, l’Institut Karolinska a annoncé que le prix Nobel de physiologie ou médecine 2026 serait décerné à trois scientifiques — Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel — en reconnaissance de leurs découvertes concernant les canaux ioniques contrôlés par la lumière et les avancées liées à l’optogénétique.

En remontant dans l’histoire, au cours des 125 dernières années, la lumière et le prix Nobel ont tracé ensemble un magnifique parcours de l’exploration humaine de la nature et de la vie. Depuis la découverte des rayons X par Röntgen en 1901, en passant par l’explication de l’effet photoélectrique par Einstein en 1921, jusqu’à l’invention, en 2014, d’une LED bleue haute luminosité par Shuji Nakamura et ses collaborateurs, la lumière a accompli, dans le domaine de la physique, une transition spectaculaire allant des découvertes fondamentales aux applications industrielles. Par la suite, les recherches sur la lumière se sont approfondies dans les sciences de la vie : en 2017, le mécanisme moléculaire du rythme circadien, mis en évidence par Jeffrey Hall et d’autres, a été récompensé, révélant comment la lumière, en tant que signal horaire, régule les rythmes biologiques ; et cette année, les travaux sur l’optogénétique, honorés par le prix Nobel, ont confirmé que la lumière peut pénétrer dans les systèmes vitaux à l’échelle microscopique, devenant ainsi un outil précis pour moduler l’activité cellulaire et neuronale, consolidant davantage les bases scientifiques reliant la lumière et la santé.

Einstein

Röntgen

Shuji Nakamura

Jeffrey Hall

Le cerveau des mammifères abrite d’innombrables neurones interconnectés ; les stimulations électriques traditionnelles entraînent non seulement de graves lésions tissulaires, mais elles provoquent également facilement une contamination des signaux, rendant difficile la validation précise des relations causales entre certains neurones et des comportements complexes. Pour résoudre ce problème, l’optogénétique est née. Cette technologie est le fruit des efforts conjoints de plusieurs chercheurs : en 1971, Ersterhelt découvre, chez la bactérie halophile, une pompe ionique photosensible capable de pomper des protons sous l’action de la lumière ; par la suite, Hegemann et Nagel mènent des recherches sur les protéines photosensibles des algues vertes, identifiant successivement les rhodopsines ChR1 et ChR2, à réponse ultra-rapide, puis réussissent, en 2003, à introduire leurs gènes dans des cellules humaines, réalisant ainsi pour la première fois le contrôle optique de cellules ; en 2005, Deisseroth, s’appuyant sur ces travaux, parvient à exprimer ces protéines photosensibles dans des neurones de mammifères, intégrant officiellement cette technique dans la recherche neuroscientifique.

L’algue Chlamydomonas utilise son « point oculaire » pour détecter la lumière. Lorsque celle-ci est suffisamment intense, elle nage vers la source lumineuse. © Comité du prix Nobel de physiologie ou médecine.

Pour simplifier, cette technologie permet aux scientifiques d’utiliser une longueur d’onde spécifique pour manipuler un type particulier de neurones. Il suffit d’introduire, par ingénierie génétique, cette protéine photosensible dans les neurones sociaux (ou solitaires) d’une souris, puis d’éclairer avec une lumière appropriée : les neurones sociaux (ou solitaires) de la souris seront alors activés de manière sélective. En observant ensuite le comportement de la souris, on peut déterminer sans ambiguïté si ces neurones sociaux (ou solitaires) sont responsables de sa préférence pour la sociabilité ou pour la solitude. Deisseroth a baptisé cette application de la technologie dans le domaine des neurosciences « Optogénétique ».

Les avantages de cette technique sont évidents : tout d’abord, les chercheurs peuvent s’assurer que seuls certains neurones spécifiques seront activés, évitant ainsi toute contamination des signaux ; ensuite, ils peuvent activer un type précis de neurones sans perturber le comportement normal des mammifères, ce qui permet d’étudier les relations causales entre les neurones et les comportements animaux ; enfin, grâce à des versions améliorées de l’optogénétique, il est possible d’inhiber de façon très précise certains neurones, renforçant encore la flexibilité des expériences sur le comportement animal.

Des chercheurs introduisent un gène spécifique dans le cerveau vivant d’une souris. Ils y implantent ensuite une fine fibre optique. Lorsque la lumière traverse la fibre et atteint les cellules nerveuses, elle déclenche un signal neuronal, provoquant le mouvement des vibrisses de la souris. © Comité du prix Nobel de physiologie ou médecine.

Les percées de l’optogénétique et des recherches connexes en biologie de la lumière entraînent des transformations profondes dans de multiples disciplines et applications pratiques. Sur le plan clinique, l’optogénétique a déjà franchi des étapes concrètes : en injectant dans l’œil des patients porteurs d’un vecteur protéique photosensible associé à des lunettes spéciales générant des impulsions lumineuses, des chercheurs ont réussi à restaurer chez certains malvoyants la perception, la localisation et le toucher d’objets, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour le traitement des pathologies rétiniennes, des maladies neurodégénératives, de l’épilepsie et de la dépression. Dans le domaine croisé des neurosciences et de l’intelligence artificielle, le cerveau humain, superintelligence hautement évoluée, possède une efficacité énergétique exceptionnelle, une capacité d’apprentissage autonome et une collaboration fluide avec le corps. L’optogénétique fournit un outil de régulation microscopique, à l’échelle de la milliseconde, pour décrypter les réseaux neuronaux complexes du cerveau, aidant ainsi les chercheurs en IA à puiser des inspirations dans les mécanismes neuronaux et à faire progresser l’intelligence artificielle générale.

La réflexion sur la relation entre la lumière et la santé évolue désormais, passant de l’analyse de la température de couleur, de la puissance et du spectre à la source lumineuse, vers l’examen des modèles concrets d’exposition de l’organisme, incluant la distribution des longueurs d’onde, l’intensité d’irradiation ciblée, les séquences d’impulsions temporelles et les volumes d’exposition spatiale. Cela incite l’industrie à définir plus rigoureusement les frontières entre l’éclairage physique, la régulation des rythmes biologiques et la photobiologie thérapeutique, afin de promouvoir, sur la base de mécanismes clairs et de données vérifiables, la conception d’environnements lumineux favorables à la santé.

Les scientifiques rêvent depuis longtemps d’équiper les cellules nerveuses d’un interrupteur. © Comité du prix Nobel de physiologie ou médecine.

De l’éclairage physique des premiers temps jusqu’aux recherches ultérieures sur la vie, le prix Nobel témoigne de l’évolution continue de la compréhension humaine de la lumière. L’apparition, en 2014, de la LED bleue a dynamisé l’industrie mondiale de l’éclairage à semi-conducteurs, tandis que la mise en lumière, en 2017, du mécanisme du rythme circadien a conduit le secteur à s’intéresser aux effets de la lumière sur les rythmes physiologiques humains. Ces avancées scientifiques ont progressivement modifié les orientations d’application des technologies d’éclairage.

Ces dernières années, de nombreuses universités et entreprises — dont l’Université Tongji, l’Université Fudan, l’Université des Sciences et Technologies Appliquées de Shanghai, Xuyu Optoelectronics et Dalian Lumina — ont mené des recherches et des explorations autour des technologies liées à la santé lumineuse. Certaines de ces innovations ont obtenu, sur recommandation de l’Association chinoise de l’éclairage, des évaluations de résultats scientifiques et technologiques au niveau provincial ou ministériel ; sur cette base, plusieurs produits innovants ont été inscrits dans le « Catalogue des produits de consommation innovants et modernisés » ainsi que dans le « Catalogue des produits adaptés aux personnes âgées » du Ministère de l’Industrie et des Technologies de l’Information. Depuis l’an dernier, des entreprises phares du secteur — comme NVC Lighting, Sylvania et Opple Lighting —, s’appuyant sur leurs atouts technologiques et leurs applications spécifiques, ont publié successivement des positions officielles, de nouveaux produits, de nouvelles technologies et des cas d’application, cherchant activement à développer leurs marchés. L’association, quant à elle, poursuit, par la rédaction et la révision du « Guide chinois pour le développement des technologies d’éclairage » et du « Livre blanc sur le développement de l’industrie chinoise de l’éclairage sain », la consolidation des acquis relatifs à la lumière et à la santé, tout en orientant les futures orientations stratégiques. Sous l’impulsion continue de l’innovation scientifique et technologique, l’industrie de l’éclairage cultive et développe sans cesse de nouvelles forces productives, utilisant des résultats de recherche solides pour alimenter la montée en gamme des équipements, et faisant émerger, grâce au développement de la lumière et de la santé, une nouvelle valeur ajoutée pour le secteur, injectant ainsi une puissante impulsion au développement de haute qualité de l’industrie.

Source des textes : Compilation effectuée par l’Association chinoise de l’éclairage, à partir de l’Agence de presse Xinhua, de Sanlian Life Weekly et d’autres sources.