Investir dans les découvertes récompensées par le prix Nobel – Neurones et architecture du cerveau

Historique du Prix Nobel

Le prix Nobel est l’une des distinctions les plus prestigieuses du monde scientifique. Il a été créé conformément au testament de M. Alfred Nobel afin de récompenser « les personnes ayant apporté le plus grand bénéfice à l’humanité » en physique, chimie, physiologie ou médecine, littérature et paix. La banque centrale suédoise a ensuite créé un prix d’économie en mémoire d’Alfred Nobel.

La sélection relève principalement d’institutions suédoises, mais le prix de la paix est attribué par le Comité Nobel norvégien.

Préoccupations liées à l’héritage

Une anecdote célèbre raconte qu’un journal français aurait confondu la mort du frère de Nobel avec la sienne et publié une nécrologie le qualifiant de « marchand de mort ». Les preuves de ce récit sont limitées ; il ne faut pas le présenter comme l’unique motivation certaine de son testament.

Nobel, chimiste, ingénieur et inventeur, a mis au point la dynamite et des poudres sans fumée, qui sont des produits distincts. Il a également participé à l’industrie de l’armement, avant de consacrer sa fortune à la reconnaissance de contributions bénéfiques à l’humanité.

Prix Nobel

La fortune léguée par Nobel est investie pour financer la fondation et les récompenses. Les lauréats reçoivent une médaille, un diplôme et un prix en espèces. En 2023 et 2024, le montant d’un prix complet était de 11 millions de couronnes suédoises ; sa valeur en dollars dépend du taux de change.

Source: Britannica

Le prix peut être partagé entre plusieurs lauréats, notamment lorsque deux ou trois chercheurs ont contribué ensemble ou indépendamment à une découverte.

Les prix Nobel ont récompensé des avancées fondamentales et appliquées qui ont façonné le monde moderne, notamment la radioactivité, les antibiotiques, les rayons X ou la PCR, ainsi que des travaux sur la source d’énergie du soleil, la charge de l’électron, la structure atomique ou la superfluidité.

Comprendre nos cerveaux

La nature de l’esprit humain et de l’intelligence animale suscite des débats philosophiques depuis des millénaires. Pendant longtemps, ces débats disposaient de peu de moyens pour tester directement les mécanismes proposés.

Les neurosciences modernes ont permis de relier les fonctions mentales à des mécanismes biologiques. L’étude des neurones et de leurs signaux électriques a ouvert la voie à l’analyse de processus complexes à l’échelle cellulaire.

Les expériences animales et la psychologie expérimentale ont complété ces travaux pour mieux comprendre le fonctionnement du cerveau.

Les recherches sur la transduction des signaux dans le système nerveux ont été récompensées par le prix Nobel de médecine en 2000. Les neurosciences ont également été distinguées par le prix Nobel de médecine 2021 pour la découverte des récepteurs de la température et du toucher.

Une autre découverte majeure a été récompensée par le prix Nobel de médecine 2014 pour la découverte de cellules constituant un système de positionnement dans le cerveau. Ces travaux ont montré comment des populations de neurones représentent la position et des propriétés de l’environnement. Il ne s’agit pas d’une reproduction anatomique littérale du territoire dans le cerveau.

La moitié du prix a été attribuée à John O’Keefe et un quart à May-Britt Moser ainsi qu’un quart à Edvard I. Moser.

Source: Nobel Prize

Créer un sens du lieu

Le psychologue expérimental Edward Tolman a proposé que les animaux construisent des représentations de leur environnement plutôt que d’apprendre seulement des enchaînements stimulus-réponse.

En 1948, il a formulé l’idée de cartes cognitives permettant aux animaux de se repérer et de relier les lieux dans lesquels ils se déplacent.

Les travaux ultérieurs ont apporté des bases neuronales à cette idée, grâce à des techniques permettant d’enregistrer directement l’activité cérébrale.

Formé à la psychologie physiologique, John O’Keefe a commencé à la fin des années 1960 à enregistrer l’activité de neurones chez des rats en mouvement, à l’aide de microélectrodes implantées.

Source: Research Gate

Cette méthode permettait d’étudier l’activité cérébrale pendant que l’animal se déplaçait librement et explorait son environnement.

Cette approche élargissait les études de l’hippocampe au-delà de tâches comportementales très contraintes ou de simples protocoles stimulus-réponse.

O’Keefe a ainsi découvert dans l’hippocampe des neurones appelés cellules de lieu. Cette structure joue un rôle important dans la mémoire et la navigation spatiale.

Source: Nobel Prize

Hippocampe et cellules de lieu

Depuis les années 1950, les études de patients présentant des lésions hippocampiques ont montré le rôle de cette structure dans certaines formes de mémoire. Elle n’est toutefois pas le siège unique de toute la mémoire.

Ces lésions peuvent compromettre la formation de nouveaux souvenirs tout en épargnant certaines connaissances anciennes ou d’autres formes d’apprentissage. Chez les chauffeurs de taxi londoniens, des études ont aussi associé l’apprentissage intensif de la navigation à des différences dans certaines parties de l’hippocampe, sans démontrer un agrandissement uniforme de tout l’organe.

O’Keefe a observé que certaines cellules s’activaient lorsque le rat se trouvait dans une zone particulière. Des expériences ont montré que cette activité ne se réduisait pas à la présence d’une couleur ou de nourriture.

Une cellule de lieu peut présenter un ou plusieurs champs d’activité dans un environnement donné. La position est représentée par l’activité d’une population de cellules ; cette représentation peut changer dans un autre environnement.

Découvertes supplémentaires sur les cellules de lieu

Dans un nouvel environnement, les champs d’activité peuvent se réorganiser. Une fois appris, certains motifs restent relativement stables. Ces observations ont soutenu l’idée d’un substrat cellulaire pour la mémoire spatiale.

L’hypothèse d’une carte neuronale a suscité des débats avant d’être largement étayée. Elle a encouragé la recherche d’autres types de cellules participant à l’orientation.

Une grille cérébrale pour cartographier le monde

L’hippocampe reçoit des informations du cortex entorhinal, une région du lobe temporal. May-Britt et Edvard Moser ont étudié cette région pour comprendre sa contribution à la navigation.

Source: Bright Focus

Des recherches y avaient identifié des réponses liées à la position. Les Moser ont ensuite découvert un type de cellule présentant un motif spatial particulier : la cellule de grille.

Le motif hexagonal des cellules de grille

Lorsqu’un animal parcourt un espace, une même cellule de grille s’active dans plusieurs zones qui dessinent approximativement un réseau hexagonal. Ce sont les lieux de décharge dans l’environnement qui forment cette grille, et non les positions anatomiques des neurones dans le cerveau.

Source: Nobel Prize

Les cellules de grille participent à des réseaux comprenant notamment des cellules de direction de la tête, des cellules de bordure et des cellules combinant plusieurs propriétés.

Les cellules de direction de la tête sont actives selon l’orientation de l’animal, comme un signal de boussole. Les cellules de bordure répondent à la proximité de certaines limites de l’environnement.

Les recherches ont également établi des connexions entre les réseaux entorhinaux et les cellules de lieu de l’hippocampe.

Ensemble, ces populations contribuent à la représentation spatiale. Les relations entre cellules de grille, de lieu et de bordure sont complexes ; elles ne se résument pas à un système rigide à deux couches dans lequel une population commande entièrement l’autre.

Source: Nobel Prize

Des mécanismes partagés entre plusieurs espèces

Une grande partie des travaux a été réalisée chez le rat. Des observations chez d’autres espèces, dont l’être humain, suggèrent que certains mécanismes de navigation sont largement conservés.

Des cellules de lieu ont été enregistrées chez l’être humain en 2003. En 2010, l’imagerie a révélé une signature compatible avec un codage en grille ; des enregistrements cellulaires humains ont ensuite apporté des indices plus directs en 2013. Des structures apparentées à l’hippocampe existent aussi chez d’autres vertébrés, sans que cela prouve des mécanismes identiques chez toutes les espèces.

Des séquences d’activité liées aux lieux peuvent être rejouées pendant le repos et le sommeil. Ce phénomène pourrait contribuer à la consolidation et à l’organisation des souvenirs.

Ces découvertes offrent ainsi une base cellulaire pour comprendre certains aspects de la mémoire spatiale.

Applications

Dévoiler la complexité du cerveau

Ces recherches portent sur des fonctions fondamentales du cerveau, mais peuvent éclairer de futures approches thérapeutiques. La barrière hémato-encéphalique limite l’accès de nombreuses molécules au système nerveux central. La complexité des réseaux, leurs signaux électriques et chimiques et leur évolution dans le temps compliquent aussi l’étude et le traitement.

Certains chercheurs, dont Roger Penrose, lauréat du Nobel de physique pour des travaux distincts sur les trous noirs, ont proposé des hypothèses reliant la conscience à des phénomènes quantiques. Des travaux sur les propriétés optiques de microtubules alimentent ce débat, mais ne démontrent pas que la conscience est d’origine quantique.

Comprendre la mémoire, la perception et les réseaux cérébraux peut soutenir le développement de traitements. Cela ne signifie pas qu’une théorie complète de la conscience soit indispensable à chaque thérapie.

Besoins cliniques

Les troubles de mémoire et d’orientation figurent parmi les symptômes importants de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives. Chez des modèles animaux, des altérations du codage spatial ont été associées à ces déficits.

Comme les régions hippocampiques et entorhinales peuvent être touchées précocement, leur étude pourrait révéler des pistes thérapeutiques. Une association ne démontre toutefois pas à elle seule la cause ou l’efficacité d’un traitement.

Investir dans la neurologie

Les neurosciences occupent une place importante en biologie et en médecine. Le vieillissement de la population accroît le besoin de comprendre et traiter les maladies neurologiques.

Nous avons étudié les possibilités de développement pharmaceutique dans « Les prochaines thérapies phares : guérir les troubles neurologiques ».

Le domaine comprend également des technologies expérimentales, comme les interfaces cerveau-ordinateur développées par Neuralink, entreprise associée à Elon Musk.

Source: Neuralink

Il est possible d’investir dans des sociétés du secteur par l’intermédiaire de courtiers. Sur securities.io, nous présentons des informations concernant les États-Unis, le Canada, l’Australie, le Royaume‑Uni et de nombreux autres pays.

Pour une exposition plus diversifiée, l’article mentionnait aussi des fonds spécialisés, notamment iShares Neuroscience and Healthcare ETF (IBRN) ou Tema Neuroscience and Mental Health ETF (MNTL). Leur disponibilité, leurs frais et leurs participations doivent être vérifiés. La diversification ne supprime pas le risque de perte.

Entreprises liées aux neurosciences

1. BrainStorm Cell Therapeutics

Certaines biotechnologies neurologiques explorent des approches cellulaires plutôt que de nouvelles petites molécules. Ces programmes cherchent à soutenir les tissus nerveux ou à modifier leur environnement.

BrainStorm Cell Therapeutics développe notamment une approche cellulaire expérimentale pour certaines maladies neurodégénératives.

Son programme repose sur la plateforme cellulaire autologue NurOwn®. Des cellules stromales mésenchymateuses issues de la moelle osseuse du patient sont cultivées pour sécréter des facteurs neurotrophiques. Elles ne sont pas simplement transformées en neurones. Le processus complet ne se résume pas à sept jours.

L’origine autologue réduit certains problèmes de compatibilité avec un donneur, mais n’élimine pas tous les risques de fabrication, d’administration ou de réaction indésirable.

Source: Brainstorm Cell

L’article évoquait plusieurs maladies neurologiques comme domaines potentiels. Elles ne correspondent pas toutes à des programmes cliniques actifs ou à une efficacité démontrée de NurOwn.

Dans la sclérose latérale amyotrophique, NurOwn a fait l’objet d’un essai de phase III. La FDA a indiqué que cet essai n’avait atteint ni ses critères principaux ni ses critères secondaires. Les analyses exploratoires de sous-groupes ne suffisaient pas à établir un bénéfice clinique. En 2024, le produit n’était pas approuvé ; une autorisation rapide ne pouvait pas être présumée.

Source: Brainstorm Cell

À plus long terme, la réparation de réseaux spécialisés de navigation constitue une piste de recherche. NurOwn n’a pas démontré qu’il pouvait faire repousser ou remplacer des cellules de lieu, de grille ou de bordure chez les patients.

2. BICO Group AB (BICO.ST)

Les organoïdes cérébraux sont des modèles de tissus dérivés de cellules souches. Ils peuvent reproduire certaines caractéristiques du développement et de la maladie, mais ne sont pas des cerveaux miniatures complets ou fonctionnellement équivalents à un cerveau humain.

Nous avons présenté le domaine dans « Des pas significatifs vers l’intelligence organoïde ».

En 2024, des chercheurs de l’université du Wisconsin–Madison ont imprimé en 3D des tissus neuronaux fonctionnels. Ils ont utilisé une bio-imprimante Cellink, ouvrant des possibilités de recherche. Il s’agissait de tissus neuronaux organisés, non de cerveaux complets imprimés.

Source: Cellink

En 2021, le groupe Cellink a pris le nom BICO après avoir notamment acquis Cytena en 2019 et Scienion en 2020.

Cellink est resté la marque de son activité de bio-impression. Celle-ci utilise des procédés d’impression pour organiser des cellules et des matériaux en structures tissulaires. (Nous examinons les possibilités et les limites dans « Imprimer des organes humains en 3D : est-ce réaliste ? ».)

La bio-impression représentait environ un cinquième de l’activité dans la présentation historique citée, tandis que l’automatisation des biosciences représentait plus de trois cinquièmes du chiffre d’affaires. Ces proportions peuvent évoluer.

Source: BICO Group AB

Cellink compte parmi les fabricants d’équipements utilisés en recherche sur les tissus. Les travaux de l’équipe de Su-Chun Zhang illustrent leur potentiel en neurosciences, mais ne prouvent pas une efficacité thérapeutique chez l’être humain.

L’adoption de la bio-impression par l’industrie pharmaceutique pourrait accroître les ventes d’équipements et de consommables. Le passage à la fabrication de traitements pour les patients dépend toutefois de validations biologiques, réglementaires et industrielles.

Le modèle des ventes récurrentes de consommables existe chez des fournisseurs d’équipements de laboratoire, notamment PacBio (PACB) et Illumina (ILMN). La part de ces ventes varie selon l’entreprise et l’année ; elle ne correspond pas automatiquement à 80% du chiffre d’affaires de chacun.