Prix Nobel de médecine : les chercheurs David Julius et Ardem Patapoutian récompensés "pour leurs découvertes de récepteurs de la température et du toucher"

Certains imaginaient un prix lié à la découverte de la technologie de l'ARN messager, cruciale pour l'élaboration des vaccins contre le Covid-19. Mais le prix Nobel de médecine a finalement été attribué, lundi 4 octobre, à deux chercheurs américains, David Julius et Ardem Patapoutian, qui ont découvert des récepteurs du corps humain sensibles à la température et au toucher, a annoncé le comité (en anglais). Les "découvertes révolutionnaires" de ces deux chercheurs ont permis de mieux connaître la manière dont des événements extérieurs (chaleur, froid, force mécanique) étaient traduits en impulsions électriques dans le système nerveux.

Leurs travaux portent sur ce qu'on nomme des "canaux ioniques". Il s'agit de "petits canaux sur les membranes des cellules, semblables à de petites portes qui s'ouvrent et se ferment", précise à franceinfo Adèle Faucherre, chercheuse à l'Institut de génomique fonctionnelle (IGF) et membre de l'équipe "Pathologie, développement, régénération cardiaque" de l'université de Montpellier 2. Ces canaux font interface entre l'extérieur et l'intérieur des cellules. "Ils laissent passer différents ions (potassium, calcium, sodium...) selon leur type. Ces ions sont de petites entités chargées électriquement (Ca2+ pour le calcium) qui déclenchent donc un petit courant électrique une fois passée la membrane."

Une nouvelle classe de capteurs

David Julius, 65 ans et professeur à l'université de Californie, a utilisé la capsaïcine, un composant actif du piment qui provoque une sensation de brûlure, pour identifier un nouveau capteur dans les terminaisons nerveuses de la peau qui réagit à la chaleur. Ce canal ionique, nommé "TRPV1", est notamment activé par les sources de chaleur douloureuses, et vient compléter la palette des capteurs de températures déjà connus. Chacun de leur côté, David Julius et Ardem Patapoutian ont également "utilisé la substance chimique menthol pour identifier TRPM8", un récepteur qui s'est avéré être activé par le froid.

"Les canaux ioniques que nous connaissions étaient surtout situés à l'intérieur de l'organisme", commente Adèle Faucherre. "Ces travaux sont donc importants car ils se penchent sur la manière dont des canaux ioniques traduisent ce qui arrive directement du monde extérieur." Mais ce n'est pas tout. Outre ses travaux sur "TRMP8", Ardem Patapoutian a également utilisé des cellules sensibles à la pression pour découvrir une nouvelle classe de capteurs (dits piézoélectrique ou "piezo") qui réagissent directement aux stimuli de pression mécaniques dans la peau. Une première.

Les canaux ioniques s'ouvrent généralement sous l'effet d'une stimulation chimique ou électrique. Par exemple, les canaux ioniques sont activés par des neurotransmetteurs dans le cas de communications entre neurones, les synapses. "La grande nouveauté ici, c'est que ce canal ionique s'ouvre de manière mécanique, au gré des pressions qui agissent sur lui", explique Adèle Faucherre. "Ces canaux répondent directement à une force mécanique. En appuyant sur des cellules, ou en les tirant, ils s'ouvrent et laissent passer des ions. Le terme "piezo" vient d'ailleurs du grec signifiant "pression".

Un rôle dans le développement des organes

Adèle Faucherre travaille depuis de nombreuses années sur le gène piezo2. "Quand Ardem Patapoutian a publié ses travaux sur les canaux ioniques mécanosensibles, il n'avait pas encore décrit à quoi ils servaient." Avec ses collègues, elle a donc commencé à mener l'enquête. L'équipe de Chris Jopling "Nous avons commencé à tester le piezo2 sur des poissons-zèbres de deux jours, et nous avons découvert qu'il pouvait être impliqué dans la sensation de toucher léger. Ce qu'Ardem Patapoutian, par la suite, a également décrit chez le mammifère."

Mais les gènes piezo (deux chez le mammifère et trois chez le poisson) ne se cantonnent pas aux neurones sensoriels. Ils sont à l'œuvre dans l'ensemble des organes internes au contact de fluides, permettant notamment d'assurer leur développement. "Nous travaillons notamment sur leur rôle dans le développement du cœur, au contact des forces hémodynamiques, c'est-à-dire des pressions du sang."

"Les canaux TRP sont essentiels pour notre capacité à percevoir la température", résume le comité Nobel. "Le canal piezo2 nous donne le sens du toucher et la capacité de ressentir la position et le mouvement de nos parties du corps."