L'énigme des protéines dans le cerveau résolue
Erin Schuman reçoit le prix scientifique européen Körber, d'une valeur d'un million d'euros
Le neurobiologiste américain Erin Schuman est un pionnier de la neurobiologie. Ses travaux ont révolutionné notre compréhension du fonctionnement des cellules cérébrales individuelles, appelées neurones. Elle a découvert que et comment les protéines, qui sont des éléments constitutifs essentiels des cellules, sont produites localement aux interfaces entre les neurones. Le mécanisme nouvellement découvert par Mme Schuman fournit la protéine nécessaire à la communication entre les neurones, au stockage des souvenirs et au développement global du cerveau. Sur la base de ces découvertes, elle prévoit d'utiliser les fonds du prix Körber pour étudier les modifications des protéines neuronales liées à la maladie, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles options thérapeutiques.
Les protéines sont les principaux acteurs de toutes les cellules, y compris les neurones. Elles permettent à des milliards de neurones de communiquer entre eux, aux souvenirs d'être stockés et à la structure du cerveau de se former et de rester flexible.
Avant la découverte de Schuman, la manière dont les millions de protéines nécessaires étaient produites et distribuées aux endroits appropriés dans les neurones restait un mystère. Les neurones sont de très grandes cellules et présentent des processus compliqués qui leur permettent de s'interconnecter avec des milliers d'autres neurones au niveau de jonctions spécialisées appelées synapses. Schuman a déterminé que les neurones produisent des protéines directement au niveau des synapses, et pas seulement dans le corps cellulaire, comme on l'a longtemps supposé. La découverte de ce mécanisme est fondamentale pour comprendre les processus clés du cerveau, tels que l'apprentissage et la formation de la mémoire.
Les perturbations des niveaux de protéines cérébrales sont l'une des principales causes de troubles cérébraux tels que la maladie de Huntington et le syndrome de l'X fragile. "La recherche sur cet aspect n'en est qu'à ses débuts, mais nous savons déjà que des déséquilibres dans la composition des protéines neuronales peuvent entraîner des troubles graves", explique Mme Schuman. Dans ses projets de recherche actuels, son objectif est d'identifier la manière dont les protéines changent au cours des troubles cérébraux, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles voies de traitement.
Une nouvelle perspective sur le cerveau
Pendant de nombreuses années, l'hypothèse standard dans le domaine de la recherche sur le cerveau était que les protéines étaient produites dans les corps cellulaires des neurones ; c'est précisément ainsi que la synthèse des protéines fonctionne dans d'autres types de cellules. Mais dans le cerveau, ce mécanisme de synthèse des protéines serait problématique : "Si les protéines n'étaient produites que dans le corps cellulaire et transportées ensuite vers les synapses, le neurone serait confronté à un problème majeur d'entretien", explique Edvard Moser, lauréat du prix Nobel de physiologie et de médecine et président du comité de recherche pour le prix Körber. Par exemple, lorsque les synapses d'un neurone donné sont modifiées à la suite d'un apprentissage, les protéines doivent trouver leur chemin vers ces synapses précises tout en évitant les milliers d'autres synapses de la cellule. "Avec plusieurs milliers de synapses par neurone et des centaines de milliers de protéines générées par minute, le tri et le transport nécessaires seraient d'une ampleur astronomique", explique M. Moser. La synthèse des protéines neuronales, et donc la base des processus cérébraux tels que l'apprentissage et la mémorisation, restait donc un mystère.
Les travaux de Schuman ont joué un rôle essentiel dans la résolution de cette énigme. Dans une étude novatrice, elle a démontré que les synapses continuent à produire des protéines même lorsqu'elles sont physiquement séparées de leur corps cellulaire. Cette découverte a fait grand bruit, car elle impliquait que les protéines nécessaires ne pouvaient pas être produites dans le corps cellulaire, mais qu'elles étaient produites localement au niveau des synapses, ce qui contredisait clairement les explications des manuels. Lorsque j'ai communiqué ces données pour la première fois, l'idée a été qualifiée de "folle" par plus d'un de mes collègues", se souvient M. Schuman.
La découverte de Mme Schuman a révolutionné la recherche sur le cerveau. Et elle ne s'est pas arrêtée là : alors que ses précédentes découvertes s'étaient concentrées sur un nombre limité de protéines essentielles, elle et son équipe ont confirmé par la suite qu'en fait, des milliers de protéines différentes sont produites localement au niveau des synapses.
Une base pour de nouvelles options thérapeutiques
À l'avenir, la percée de Schuman dans le domaine de la recherche fondamentale pourrait avoir une valeur médicale essentielle. "Il est de plus en plus évident que de nombreuses maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives sont des maladies de la synapse", déclare Schuman. Le syndrome de l'X fragile, la maladie de Huntington et le syndrome de Rett en sont des exemples. Ces maladies sont associées à une réduction ou à une perte totale des performances cognitives, à des difficultés d'apprentissage et à un retard du développement linguistique. Grâce au financement du prix Körber, M. Schuman prévoit d'étudier les modifications synaptiques produites par ces maladies. "Dans l'idéal, ce travail permettra non seulement de faire avancer la recherche, mais aussi de jeter les bases de nouveaux traitements au niveau moléculaire. Si nous réussissons, l'avenir pourrait offrir de meilleures options thérapeutiques aux personnes souffrant de troubles cérébraux".
La chercheuse
Née en 1963, Erin Schuman est directrice de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le cerveau à Francfort, en Allemagne, depuis 2009. Elle est également professeur coopté à l'université Goethe de Francfort depuis 2015 et professeur invité à l'université Radboud aux Pays-Bas depuis 2021. Née et élevée à San Gabriel, en Californie, elle a étudié la psychologie à l'université de Californie du Sud avant de passer son doctorat en neurosciences à l'université de Princeton. Elle a ensuite suivi une formation postdoctorale à l'Université de Stanford et a obtenu son premier poste à l'Institut de technologie de Californie, où elle a été nommée professeur adjoint en 1993 et professeur titulaire en 2004. En 1997, elle a été nommée chercheur au Howard Hughes Medical Institute. Elle est membre de l'Académie nationale allemande des sciences, de la Leopoldina, de l'Académie nationale des sciences des États-Unis et membre étranger de la Royal Society du Royaume-Uni. En 2023, elle a reçu le très convoité Brain Prize, décerné par la fondation danoise Lundbeck.
Outre ses recherches, Mme Schuman, âgée de soixante et un ans, s'efforce d'accroître le pourcentage de femmes dans les sciences et de promouvoir les possibilités d'éducation scientifique pour les jeunes. En outre, elle a travaillé intensivement avec ses collègues pour clarifier l'histoire de son institut sous le national-socialisme.
Le prix Körber
Le prix scientifique européen Körber sera remis à Erin Schuman le 20 septembre 2024 dans la grande salle de l'hôtel de ville de Hambourg. Doté d'un million d'euros, le prix Körber est l'un des prix scientifiques les plus importants au monde. L'argent doit être utilisé pour la recherche et la communication scientifique, dix pour cent étant disponibles pour les besoins personnels du lauréat. Depuis 1985, la Fondation Körber décerne le prix Körber en reconnaissance d'avancées majeures dans les sciences physiques ou les sciences de la vie en Europe. À ce jour, huit lauréats du prix Körber ont également reçu le prix Nobel.
La cérémonie de remise du prix s'inscrit dans le cadre du premier sommet scientifique de Hambourg. Les 19 et 20 septembre, ce sommet, organisé par la Körber-Stiftung et le ministère des sciences de Hambourg, réunira des experts et des décideurs du monde scientifique, politique, économique et des groupes de réflexion. Cette année, l'accent sera mis sur la souveraineté technologique de l'Europe.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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