Investir dans les réalisations du prix Nobel – Neurones et architecture cérébrale

Histoire du prix Nobel

Le prix Nobel est la récompense la plus prestigieuse du monde scientifique. Il a été créé selon Le testament de M. Alfred Nobel donner un prix "à ceux qui, au cours de l'année précédente, ont apporté le plus grand bien à l'humanité» en physique, chimie, physiologie ou médecine, littérature et paix. Un sixième prix sera créé ultérieurement pour les sciences économiques par la banque centrale suédoise.

La décision de savoir à qui attribuer le prix appartient à plusieurs institutions universitaires suédoises.

Préoccupations héritées

La décision de créer le prix Nobel est venue à Alfred Nobel après avoir lu sa propre nécrologie, suite à une erreur d'un journal français qui avait mal interprété la nouvelle du décès de son frère. Intitulé « Le marchand de mort est mort », l'article français fustigeait Nobel pour son invention des explosifs sans fumée, dont la dynamite était le plus célèbre.

Ses inventions ont eu une grande influence dans l’élaboration de la guerre moderne, et Nobel a acheté une immense usine sidérurgique pour en faire un important fabricant d’armements. Comme il était d'abord chimiste, ingénieur et inventeur, Nobel s'est rendu compte qu'il ne voulait pas que son héritage soit celui d'un homme dont on se souvient avoir fait fortune grâce à la guerre et à la mort des autres.

Prix ​​Nobel

De nos jours, la fortune du Nobel est conservée dans un fonds investi pour générer des revenus afin de financer la Fondation Nobel et la médaille d'or vert plaqué or, le diplôme et la récompense monétaire de 11 millions de SEK (environ 1 million de dollars) attribués aux lauréats.

Source: Britannique

Souvent, l'argent du prix Nobel est partagé entre plusieurs lauréats, notamment dans les domaines scientifiques où il est courant que 2 ou 3 personnalités contribuent ensemble ou en parallèle à une découverte révolutionnaire.

Au fil des années, le prix Nobel est devenu LE prix scientifique, tentant de trouver un équilibre entre découvertes théoriques et découvertes très pratiques. Il a récompensé des réalisations qui ont jeté les bases du monde moderne, comme radioactivité, antibiotiques, Rayons X, ou PCR, ainsi que la science fondamentale comme la source d'énergie du soleil, un charge électronique, structure atomique, ou superfluidité.

Comprendre notre cerveau

La nature de l’esprit humain et de l’intelligence animale fait l’objet de débats philosophiques depuis des millénaires. Pendant longtemps, c’était surtout une question d’opinions et de préconceptions qui déterminait quel point de vue serait dominant.

Cela a changé avec l’émergence des neurosciences modernes. Avec la découverte des neurones et de leur capacité à transmettre des signaux électriques, l’idée d’étudier des neurones individuels pour expliquer des mécanismes mentaux complexes est devenue réaliste.

Ces travaux seraient combinés à des études animales et à la psychologie expérimentale pour fournir les premiers véritables aperçus du fonctionnement de notre cerveau.

La découverte de « la transduction du signal dans le système nerveux » a reçu le prix Nobel de médecine en 2000. La neurologie est une discipline récompensée par ce prix prestigieux, ainsi que le prix Nobel de médecine en 2021 « pour leurs découvertes de récepteurs de température et de toucher ».

Cependant, une découverte potentiellement encore plus impressionnante est celle qui a été récompensée par le prix Nobel de médecine 2014, « pour leurs découvertes de cellules qui constituent un système de positionnement dans le cerveau ». Essentiellement, il a été découvert que la cartographie mentale de l’environnement par notre cerveau est physiquement présente dans une carte neuronale similaire dans une partie spécifique du cerveau.

La moitié de ce prix a été attribuée à John O'Keefe et un quart aux deux Mai-Britt Moser et son mari, Edvard Moser I..

Source: Prix ​​Nobel

Créer un sentiment d'appartenance

La première idée selon laquelle le cerveau serait capable de créer un lien entre des lieux et des événements grâce à une pensée semi-consciente a été imaginée par le psychologue expérimental Edward Tolman.

En observant les animaux, Tolman a émis l'hypothèse en 1948 que les animaux connectaient mentalement des lieux et des événements, créant une carte mentale leur permettant de naviguer dans un lieu et de connecter des lieux mentalement sans rapport.

Cette idée s’avérerait correcte, mais pour être prouvée, elle nécessite des techniques plus avancées pour commencer à étudier l’activité cérébrale elle-même.

John O'Keefe a suivi une formation en psychologie physiologique, une discipline qui étudie l'impact de la structure biologique sur les phénomènes mentaux. À la fin des années 1960, il a commencé à étudier l'activité des neurones dans le cerveau de rats en fonction de leur mouvement et de leur localisation, à l'aide de microfils implantés.

Source: researchgate

Grâce à cette méthode de mesure avancée, l’activité cérébrale a pu être étudiée lorsque l’animal se déplace librement, reproduisant ainsi un comportement naturel.

C'est là que la recherche de John O'Keefe était unique, car les chercheurs précédents qui enregistraient l'activité hippocampique avaient limité leur enquête à des tâches comportementales restreintes ou à des protocoles stricts de stimulus-réponse.

Ce faisant, il a découvert une classe de neurones appelés « cellules de lieu », situés dans l’hippocampe du rat, un endroit connu pour être l’emplacement physique de nombreux mécanismes mentaux liés à la mémoire.

Source: Prix ​​Nobel

Hippocampe et cellules de lieu

L’hippocampe est connu depuis les années 1950 pour être le siège des fonctions cérébrales liées à la mémoire. Par exemple, la perte des deux hippocampes chez des patients humains a provoqué de graves déficits de mémoire.

Cela incluait la perte de la capacité d’encoder de nouveaux souvenirs tout en étant capable de récupérer d’anciens souvenirs. Cependant, il existe également des preuves plus curieuses, comme la façon dont les chauffeurs de taxi londoniens, qui suivent une formation approfondie pour apprendre à naviguer dans des milliers de rues, développent des volumes d'hippocampe nettement plus importants que les sujets témoins au cours de leur formation.

O'Keefe a découvert que les cellules de lieu s'activaient lorsque l'animal se trouvait dans un endroit particulier. Grâce à des tests systématiques, il a également démontré qu’il ne s’agissait pas d’une réponse à des stimuli spécifiques, comme par exemple le fait que le lieu ait une certaine couleur ou qu’il contienne de la nourriture. Au lieu de cela, les neurones s'activaient lorsque l'animal se trouvait à cet endroit particulier et s'arrêtaient lorsqu'il partait.

Chaque cellule spatiale n'était pas spécialisée dans un emplacement spécifique ; cependant, chaque emplacement et environnement déclencherait à la place une combinaison spécifique de cellules de lieu, semblable à un système de coordonnées complexe.

Découverte supplémentaire sur les cellules de lieu

En creusant plus profondément, O'Keefe a découvert que l'activité des cellules du lieu se réorganisait lorsque le rat était exposé à un nouvel environnement. Et une fois acquis, le modèle appris serait persistant. Cela fournit une base solide pour théoriser selon laquelle les cellules de lieu forment un substrat cellulaire pour la mémoire.

L’idée d’une « cartographie cellulaire » a suscité toute une controverse avant d’être plus largement admise. Elle a ensuite ouvert la voie à de nouvelles explorations des bases physiologiques de la mémoire. Cette fois, l’idée de découvrir de nouveaux types de neurones et de prêter une attention particulière à leur emplacement exact fournirait la pièce manquante au puzzle du fonctionnement de la mémoire spatiale.

Une grille cérébrale pour cartographier le monde

La découverte des cellules de lieu a orienté la recherche sur la mémoire spatiale vers l'hippocampe. Cependant, la plupart des stimuli de l'hippocampe proviennent d'une structure située sur le bord dorsal du cerveau du rat, le cortex entorhinal. Cette zone est donc devenue le centre de recherche de May-Britt et Edvard Moser.

Source: Mise au point lumineuse

Certaines recherches antérieures ont montré que le cortex entorhinal contient des cellules présentant des caractéristiques similaires à celles des cellules de lieu de l'hippocampe. Cependant, ce sont les Moser qui ont découvert un tout nouveau type de cellules, appelées cellules en grille, dans cette zone du cerveau.

Motif hexagonal des cellules de la grille

Les cellules de la grille sont situées dans des nœuds spécifiques qui sont tous regroupés selon un motif hexagonal très régulier. Un tel motif de grille n’avait jamais été observé dans le cerveau auparavant. Il est également rapidement devenu évident que son apparition n’était pas simplement un accident mais un processus étroitement réglementé par une activité réseau complexe.

Source: Prix ​​Nobel

Plus intéressant encore, les cellules de la grille se sont avérées intégrées dans un réseau formé de cellules de direction de la tête et de cellules de bordure, ainsi que de cellules comportant à la fois des cellules à fonctions de tête et de bordure.

Les cellules de la tête sont connues pour agir comme une boussole et ne s'activent que lorsque la tête de l'animal pointe dans une certaine direction. De leur côté, les cellules de bordure s'activent lorsque le rat rencontre un mur ou un obstacle.

Les époux Moser ont également découvert que les cellules de la grille, de la tête et des bordures projetaient toutes des connexions neuronales vers les cellules de l'hippocampe.

Ensemble, des recherches plus approfondies menées par les époux Moser et O'Keefe prouveraient que le « système de coordonnées » des cellules de lieu est activé et régulé par les cellules de la grille et les cellules frontalières, dans un système complexe à 2 couches cartographiant sur les neurones l'environnement physique réel.

Source: Prix ​​Nobel

Un mécanisme conservé chez tous les mammifères

Bien qu'elles soient principalement menées sur des rats (pour des raisons pratiques, financières et éthiques), les recherches menées sur les cellules spatiales et en grille sont probablement également valables pour d'autres mammifères, y compris les humains.

Des cellules de type lieu ont été trouvées chez l'homme en 2003, et des cellules de type grille ont été trouvées en 2010, fournissant des indications supplémentaires qu'un tel système avait été préservé tout au long de l'évolution. Cela n’est pas vraiment surprenant, car dans l’ensemble, la structure hippocampique-entorhinale est bien préservée chez tous les mammifères. Même parmi les vertébrés non mammifères, des structures similaires de type hippocampique peuvent être trouvées, ce qui suggère qu'un tel mécanisme est très ancien et bien conservé chez des espèces très différentes.

La mémoire de localisation codée dans les cellules de lieu est également « rejouée » pendant le sommeil, ce qui conduit très probablement à la consolidation du modèle et à la conservation ultérieure de la mémoire à long terme.

Dans l’ensemble, ces découvertes fournissent une base solide pour expliquer la mémoire de localisation et l’activité cérébrale au niveau des neurones.

Applications

Démêler la complexité du cerveau

Ces travaux de recherche portent sur les fonctions fondamentales du cerveau. Ils offrent néanmoins de nombreuses applications potentielles, comme la plupart des autres prix Nobel de neurologie. En effet, le cerveau est un organe particulièrement délicat à traiter. Il est enfermé par la barrière hémato-encéphalique, ce qui empêche l'efficacité de nombreux traitements chimiques ou biotechnologiques. C'est également un organe extrêmement complexe. Son étude peut s'avérer délicate, car la majeure partie de son activité est transitoire et électrique, les signaux chimiques étant limités à l'interface synaptique des neurones.

Certains scientifiques, comme le lauréat du prix Nobel Penrose (pour des recherches indépendantes sur la formation des trous noirs), soupçonnent même que la conscience pourrait émerger de phénomènes quantiques. Une idée désormais justifiée par la découverte des effets quantiques des microtubules des neurones.

Ainsi, dans l’ensemble, les thérapies ciblant le cerveau nécessitent probablement une compréhension très approfondie de la manière dont la mémoire, la conscience et les perceptions sont créées et traitées par le cerveau.

Besoins cliniques

La perte de mémoire est l'un des premiers symptômes, et l'un des plus problématiques, de nombreuses maladies neurodégénératives, comme la démence liée à l'âge et la maladie d'Alzheimer. O'Keefe et son équipe ont démontré que, dans des modèles animaux de la maladie d'Alzheimer, la dégradation des cellules de lieu est corrélée à celle de la mémoire spatiale.

La formation hippocampique étant l’une des premières structures affectées dans la maladie d’Alzheimer, une compréhension plus approfondie des mécanismes cérébraux pourrait ouvrir la voie à de nouvelles options thérapeutiques.

Investir dans la neurologie

La neurologie est aujourd’hui l’un des domaines les plus avancés de la biologie et de la médecine. Son importance augmente en raison du vieillissement de la population, les maladies psychologiques et cérébrales liées à l'âge étant un problème croissant.

Nous avons étudié plus en détail comment cela pourrait être la « prochaine grande nouveauté » pour le secteur pharmaceutique en «Les prochaines thérapies à succès : guérir les troubles neurologiques. »

C’est également là que se concentrent les technologies les plus avancées, comme par exemple les « puces cérébrales » Neuralink d’Elon Musk.

Source: Neuralink

Vous pouvez investir dans des sociétés liées à la neurologie par l'intermédiaire de nombreux courtiers, et vous pouvez trouver ici, sur titres.io, nos recommandations des meilleurs courtiers en Etats-Unis, Canada, Australie, au Royaume-Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.

Si vous ne souhaitez pas choisir des sociétés spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers les ETF biotechnologiques comme le ETF iShares Neurosciences et soins de santé (IBRN)ou de la ETF Tema Neurosciences et santé mentale (MNTL), qui offrira une exposition plus diversifiée pour capitaliser sur les actions liées à la neurologie.

Entreprises de neurologie

1. Thérapeutique Cellulaire BrainStorm

Toutes les entreprises de biotechnologie en neurologie ne misent pas sur les nouveaux médicaments. D'autres tentent littéralement de réparer directement le cerveau, notamment en ajoutant de nouvelles cellules au système nerveux du patient grâce à la thérapie par cellules souches.

C’est la stratégie poursuivie par Brainstorm Cell Therapeutics, travaillant avec des cellules souches pour guérir ou réduire les dégâts des maladies neurologiques.

Brainstorming Cell utilise sa plateforme technologique cellulaire autologue (NurOwn®): l'entreprise prélève les cellules de la moelle osseuse du patient et les transforme en neurones et autres cellules nerveuses. Il s'agit d'un processus plutôt court, ne prenant que 7 jours.

Ce processus crée des cellules nerveuses qui possèdent le code génétique du patient, éliminant ainsi les risques d'incompatibilité ou de rejet des cellules greffées.

Source: Cellule de brainstorming

Brainstorm se concentre sur les maladies neurologiques comme la sclérose en plaques, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington ou les troubles du spectre autistique.

Le traitement contre la SLA est le seul en phase 3, avec l'espoir de le faire approuver rapidement, et les résultats préliminaires semblent indiquer qu'il pourrait être utile s'il était utilisé suffisamment tôt pour ralentir la progression de la maladie..

Source: Cellule de brainstorming

Dans un avenir lointain, nous pouvons imaginer une thérapie telle que celle développée par Brainstorm pour être capable de « faire repousser » les cellules endommagées, potentiellement en mettant l’accent sur les neurones ultra-spécialisés comme les cellules de lieu, de grille et de bordure.

2. Groupe BICO AB (BICO.ST)

Une façon d’étudier le cerveau et les nerfs consiste à utiliser des organoïdes cérébraux. Ces mini-cerveaux créés artificiellement peuvent être utilisés pour reproduire en laboratoire la réaction des neurones à des thérapies potentielles, aidant ainsi les chercheurs à trouver un traitement pour le cerveau réel dans son intégralité.

Nous avons discuté plus en détail de son fonctionnement et des derniers développements dans ce domaine dans «Des mesures significatives vers l’intelligence organoïde sont prises. »

Récemment, des organoïdes cérébraux beaucoup plus complexes ont été imprimés en 3D par des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison. Ils l'ont fait avec un Cellink bio-imprimante, ouvrant un nouveau potentiel à cette machine dans la recherche en neurosciences.

Source: Cellink

En 2021, Cellink a été rebaptisé BICO Group, suite à l'acquisition de Cyténa en 2019 et Scienion en 2020

Cellink est toujours le nom de marque de la partie bio-impression de l'entreprise. L’idée est de réutiliser les méthodes d’impression 3D pour créer des tissus ou des organes 3D à la demande. (Vous pouvez lire une discussion sur ce sujet dans «Impression 3D d’organes humains – Dans quelle mesure est-ce réaliste ? »).

Bioimpression représente environ 1/5^th de l'entreprise, avec le segment d'automatisation des biosciences faisant plus de 3/5^th de revenus.

Source: BICO Group AB

Bien qu’il ne soit pas seul dans le domaine, Cellink est clairement un fabricant d’équipements de bio-impression très avancé. La réussite du Pr Zhang utilisant ces machines montre leur potentiel dans la recherche en neurologie, un domaine qui n'utilise pas vraiment la bio-impression à l'heure actuelle.

À long terme, les entreprises de bio-impression devraient évoluer, passant du statut de fournisseur d'outils aux chercheurs à celui de fournisseur de thérapies de bio-impression pour les patients des laboratoires pharmaceutiques. Cela modifiera radicalement le nombre de bio-imprimantes utilisées et, surtout, le volume de consommables vendus chaque mois.

Il s'agit du même processus qui s'est produit pour d'autres fabricants d'équipements de laboratoire biologique, notamment les machines de séquençage du génome de PacBio (PACB) et Illumina (ILMN), qui finissent par réaliser 80 % de leurs revenus grâce aux ventes récurrentes de consommables.