L’ESSENTIEL

• Le prix Nobel de médecine 2026 récompense la découverte de protéines permettant de contrôler des cellules nerveuses grâce à la lumière.

• Cette technique, l’optogénétique, permet d’étudier très précisément le fonctionnement du cerveau.

• Déjà testée pour restaurer partiellement la vision, elle pourrait ouvrir de nouvelles pistes thérapeutiques.

Les scientifiques qui ont découvert comment contrôler les cellules du cerveau grâce à la lumière ont remporté cette année le prix Nobel de physiologie (ou médecine). Karl Deisseroth, Peter Hegemann et Georg Nagel ont été récompensés pour leurs recherches sur les « canaux ioniques activés par la lumière et l’optogénétique ».

Peter Hegemann, de l’université Humboldt de Berlin, et Georg Nagel, de l’université de Wurtzbourg, cherchaient à comprendre comment une minuscule algue unicellulaire appelée Chlamydomonas perçoit la lumière. Cette capacité n’est pas propre aux animaux dotés d’yeux : dans l’ensemble du monde vivant, des organismes utilisent la lumière pour appréhender leur environnement et réagir à ses changements. Même les organismes unicellulaires possèdent des protéines sensibles à la lumière. Elles leur permettent de se déplacer vers une source lumineuse ou de s’en éloigner, de produire de l’énergie et de s’adapter aux différentes contraintes imposées par le cycle de 24 heures.

Hegemann et Nagel ont découvert que Chlamydomonas possède un mécanisme de détection de la lumière d’une remarquable ingéniosité, qui repose sur une seule protéine appelée channelrhodopsine.

La channelrhodopsine est intégrée à la membrane externe de la cellule de l’algue. Une partie de la protéine est tournée vers l’eau à l’extérieur de la cellule, tandis qu’une autre se trouve du côté intérieur. La protéine contient également une petite molécule appelée rétinaldéhyde, capable d’absorber la lumière.

Lorsque la lumière atteint le rétinaldéhyde contenu dans la channelrhodopsine, celui-ci change de forme. Cette transformation entraîne à son tour une modification de la forme de la protéine. Un minuscule canal s’ouvre alors à travers la membrane cellulaire. Des particules chargées positivement, notamment des ions sodium, peuvent ainsi passer de l’eau située à l’extérieur de l’algue vers l’intérieur de la cellule. Ce déplacement de particules chargées déclenche dans l’algue un signal qui lui permet de se déplacer.

Certes, il est formidable d’avoir su répondre à une question biologique aussi intéressante, mais pourquoi récompenser ces travaux par le prix Nobel de physiologie ou médecine ? La réponse réside dans le fonctionnement des cellules nerveuses. Celles-ci contrôlent leur activité grâce au déplacement de particules chargées, appelées « ions », à travers leur membrane. Lorsque des ions chargés positivement pénètrent dans une cellule nerveuse, ils peuvent accroître son activité.

Les chercheurs ont compris que s’ils parvenaient à introduire la channelrhodopsine dans des cellules nerveuses, ils pourraient peut-être les activer simplement en les éclairant. C’est précisément ce qu’ont ensuite réussi à faire Hegemann, Nagel et le troisième lauréat du prix Nobel, Karl Deisseroth, psychiatre et bio-ingénieur à l’université Stanford, en Californie.

Activer les cellules nerveuses grâce à la lumière

La capacité à contrôler les cellules nerveuses grâce à la lumière s’appelle l’optogénétique. Elle est devenue un puissant outil de recherche, car elle permet aux scientifiques d’activer ou de désactiver des groupes précis de ces cellules et d’observer ce qui se produit.

Les scientifiques commencent par introduire le gène de la channelrhodopsine dans les cellules nerveuses qu’ils souhaitent étudier. Ce gène est généralement transporté à l’intérieur les cellules par un virus (lequel a été modifié afin qu’il ne puisse pas provoquer de maladie). Les cellules produisent alors la protéine channelrhodopsine, qui les rend sensibles à la lumière.

Chez des animaux comme la souris, les scientifiques peuvent alors envoyer de la lumière dans le cerveau à l’aide d’une fine fibre optique. Lorsque la lumière atteint les cellules, la channelrhodopsine ouvre son canal et les cellules s’activent. Les cellules nerveuses voisines qui ne possèdent pas cette protéine ne sont, elles, pas affectées.

La lumière peut ainsi être dirigée vers une toute petite zone du cerveau et allumée ou éteinte extrêmement rapidement. L’optogénétique constitue désormais un outil particulièrement puissant pour étudier le fonctionnement du cerveau. Par exemple, si les scientifiques veulent savoir si un groupe particulier de cellules nerveuses intervient dans la mémoire, le sommeil, les sensations ou encore le mouvement, ils peuvent activer ces cellules grâce à la lumière et observer ce qui se passe.

Lors d’une expérience menée en 2012, une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a administré à des souris une légère décharge électrique dans une cage conçue spécifiquement. Grâce à l’optogénétique, les chercheurs ont marqué les cellules nerveuses du centre de la mémoire du cerveau qui étaient actives pendant cette expérience de conditionnement de la peur. Quelques jours plus tard, dans une autre cage, ils ont activé ces mêmes cellules à l’aide de lumière. Les souris se sont alors figées de peur, comme si elles se souvenaient de la décharge électrique.

Les souris qui n’avaient pas reçu de décharge ne se sont pas figées, ce qui a montré que la lumière réactivait un souvenir précis. Deisseroth est l’un des auteurs de cette étude.

On le voit, l’optogénétique a profondément transformé la manière dont les scientifiques étudient le fonctionnement du cerveau et du système nerveux. Mais elle pourrait également, à l’avenir, devenir un outil thérapeutique. Des essais cliniques précoces menés sur des personnes atteintes de dégénérescence de la rétine sont en cours. Les chercheurs introduisent des protéines sensibles à la lumière dans les cellules nerveuses qui subsistent dans la rétine après la disparition de celles qui détectent normalement la lumière, les bâtonnets et les cônes. Les cellules restantes peuvent ainsi devenir sensibles à la lumière, ce qui permet de restaurer en partie la vision.

Les chercheurs étudient également la possibilité d’utiliser un jour l’optogénétique pour traiter certaines maladies neurologiques, notamment la maladie de Parkinson et l’épilepsie.

Le prix Nobel de cette année récompense des travaux qui ont commencé par une question pouvant sembler très théorique : comment Chlamydomonas fait-elle pour nager vers la lumière ? Cette question n’avait aucune application pratique évidente. Elle ne comblait aucun besoin urgent en matière de santé humaine et ne semblait pas non plus ouvrir la voie à des applications lucratives.

Pour cette raison, le succès de l’optogénétique illustre l’importance de continuer à poser des questions dans le seul but de comprendre le monde qui nous entoure : il est impossible de prévoir où les connaissances ainsi acquises finiront par nous mener.

Robert Lucas reçoit des financements du Conseil européen de la recherche (ERC), du Wellcome Trust, de l’UKRI (par l’intermédiaire du Medical Research Council et du Biotechnology and Biological Sciences Research Council) et de Fight for Sight. Il est également désigné comme inventeur dans des brevets portant sur l’utilisation de l’opsine des bâtonnets pour restaurer la vision.

L’ESSENTIEL

• L’Amazonie est un des territoires les plus arrosés de la planète, mais le nombre de jours de sécheresse y augmente et l’accès à l’eau potable est un réel problème.

• Les raisons ne sont pas seulement hydrologiques : la manière d’habiter le territoire et de s’approvisionner en eau est très différente pour les communautés le long des fleuves et celles des zones urbanisées sur la côte.

• Les ressources en eau souterraine, qui pourraient venir en complément de l'eau des fleuves, sont très mal connues en Guyane française, avec un réseau de capteurs environ 20 fois moins dense qu’en France hexagonale.

Alors que le phénomène El Niño de 2026 est en phase d’être potentiellement le plus fort jamais enregistré, les sécheresses en Amazonie se font de plus en plus fréquentes. En 2024, la préfecture de Guyane a déclenché le plan Orsec pour organiser des ponts aériens d’eau en bouteilles vers des villages du Haut-Maroni en manque d’eau potable.

Pourtant nous sommes en Amazonie, l’un des territoires les plus arrosés de la planète, avec 3 000 millimètres de pluie par an et 112 000 kilomètres de cours d’eau, soit un quart du réseau hydrographique national français. Ce paradoxe n’est ni une anomalie ni une malchance. Il révèle une double réalité du territoire guyanais encore insuffisamment intégrée dans les stratégies d’aménagement : un littoral urbanisé menacé par la salinité et un intérieur isolé, dont les ressources en eau demeurent, aujourd’hui encore, largement méconnues.

Pour comprendre cette crise, il faut revenir à la géographie humaine du territoire. Depuis des siècles, les peuples amérindiens (Wayana, Kalina, Arawak, Wayampi) ainsi que les communautés bushinengue, descendants des esclaves africains ayant fui les plantations coloniales, ont organisé leur vie entière autour des fleuves : source d’eau, garde-manger, voie de transport. À partir du XXᵉ siècle, l’urbanisation a construit un autre modèle, avec des captages sur les cours d’eau et des lacs artificiels, des usines de traitement et des réseaux de distribution à grande échelle sur tout le littoral. Deux approches fondamentalement différentes.

Sur le littoral, une eau abondante mais instable

Sur le littoral, où vit l’essentiel de la population, l’eau potable provient principalement des cours d’eau (fleuves et criques). Mais cette ressource est loin d’être stable. En période sèche (de juillet à novembre), le débit des cours d’eau diminue, laissant l’océan Atlantique avancer dans les estuaires sous l’effet des marées.

L’eau salée peut ainsi remonter sur plusieurs dizaines de kilomètres à l’intérieur des terres le long des fleuves et rendre l’eau impropre à la consommation.

Ce phénomène d’intrusion saline, accentué par la montée du niveau de la mer et des sécheresses de plus en plus longues (de 25 jours aujourd’hui [référence 1991-2020] à 33 jours en médiane dans un climat réchauffé de + 3,5 °C selon les projections), oblige à déplacer les zones de captage en amont. Cela nécessite également de renforcer les traitements de l’eau, d’augmenter et de sécuriser les capacités de stockage avec des coûts que les collectivités locales peinent à assumer.

Des rapports de la Cour de compte de 2025 et du Sénat, publiés en 2025, l’ont chiffré sans ambiguïté : en Guyane, les financements consacrés à l’eau potable et à l’assainissement se sont révélés inférieurs de 73 % aux besoins identifiés. Dans aucune autre région de France hexagonale un tel écart ne serait toléré.

Les eaux souterraines sont parfois mobilisées en complément. Mais dans ces zones côtières, les nappes sont, elles aussi, exposées au risque de salinisation, surtout en cas de surexploitation ou de diminution de la recharge liée à une baisse de l’infiltration des eaux de pluie.

Si les enjeux du littoral sont historiquement beaucoup documentés sur le territoire, la situation de l’intérieur des terres, plus isolées et plus difficiles d’accès, reste comparativement peu étudiée. Pourtant, c’est là que se joue une partie décisive de l’avenir hydrique du territoire avec le paradoxe entre eau disponible et eau utilisable.

Dans l’intérieur des terres, une eau dégradée

Plus loin en amont sur le territoire, l’accès à l’eau potable est tout autre. Les populations isolées de Grand-Santi, de Maripasoula ou d’Antecume Pata dépendent encore largement de l’eau du fleuve, parfois traitée sommairement, parfois utilisée brute. Cette dépendance a un coût : l’eau de surface, souvent turbide et fortement contaminée sur le plan microbiologique, impose des filières de traitement complexes et onéreuses, difficiles à maintenir dans des villages isolés où l’approvisionnement en réactifs de désinfection est lui-même problématique.

À lire aussi : Dans les mines d’or de Guyane, le bilan mitigé de la réhabilitation des sols

C’est dans ce contexte que les eaux souterraines, naturellement mieux protégées des pollutions de surface et nécessitant un traitement plus léger, sont apparues comme un moyen de limiter ces coûts, avant de devenir, au fil du temps, un axe de recherche stratégique pour sécuriser durablement l’accès à l’eau potable dans l’intérieur des terres.

Ainsi, les forages dans les alluvions en bordure des fleuves se sont multipliés avec des pompes automatiques ou à motricité humaine. Mais ces nappes souterraines sont directement tributaires de l’évolution des fleuves : en crue, l’eau se charge en sédiments et inonde les forages tandis que, en période estivale, l’eau se raréfie. Autrement dit, ce sont des nappes fragiles et vulnérables aux aléas hydrologiques et climatiques.

À lire aussi : Santé des fleuves, santé des hommes : en Guyane, les leçons du Maroni

Plus loin des fleuves, les roches cristallines du socle amazonien prennent le relais. Ces roches contenant de l’eau (des aquifères) sont dites « de socle » et sont massives, avec des fractures discontinues et profondément imprévisibles, comme en Bretagne armoricaine, où l’eau ne se cache que dans des failles difficiles à localiser depuis la surface.

Mais à la différence de la Bretagne, où soixante ans de forages et de recherche ont permis de cartographier progressivement ces ressources, le sous-sol guyanais reste largement une terra incognita hydrogéologique.

En 2007, le réseau de surveillance ne comptait que sept piézomètres (des forages mesurant le niveau des nappes souterraines), soit un piézomètre pour 12 000 kilomètres carrés contre un piézomètre pour 290 kilomètres carrés en Hexagone avec 1 900 points de suivi. En 2026, il y en a désormais 16. Les données manquent, les modèles numériques sont absents, et chaque forage est une tentative quasi à l’aveugle qui peut fournir plusieurs centaines de litres par seconde ou rien.

Dans un contexte où la logistique d’acheminement du matériel coûte déjà une fortune, un forage infructueux peut représenter des dizaines de milliers d’euros perdus pour une commune.

Faute de ressources souterraines suffisamment connues et facilement utilisables, les populations de l’intérieur restent dépendantes des fleuves et des criques. Mais cette ressource est aussi sous pression.

L’orpaillage, omniprésent dans l’intérieur des terres, agit comme une véritable fabrique de boue : il détruit les berges, sature les cours d’eau en sédiment et contamine durablement les écosystèmes et les populations. L’orpaillage détruit 100 kilomètres de cours d’eau par an en Guyane. Là où les rivières étaient couleur soda (d’un brun caramel) mais limpides, l’eau se trouble en couleur chocolat tandis que la vie moderne dans les villages isolés (décharges, assainissement défaillant, forte utilisation et stockage de carburant) apporte son lot de bactéries et d’hydrocarbures. Et les conséquences de l’exploitation aurifère ne ralentissent pas avec le prix de l’or passé à plus de 150 $ le gramme début 2026, contre 20 $ le gramme dans les années 1980.

Une diversification dépendante de la recherche

Le changement climatique aggrave une situation déjà tendue sur les deux fronts. Les projections climatiques pour la Guyane indiquent des sécheresses plus longues et plus intenses, des crues plus brutales et une variabilité saisonnière accrue.

À lire aussi : Sans eau, les forêts arrêtent de capter du CO₂

Un paradoxe saisissant dans ce territoire que les Amérindiens appelaient autrefois Wayampi, la « Terre d’eaux abondantes ».

Dans ce contexte, la diversification des sources d’alimentation en eau potable permettrait de réduire le coût et la vulnérabilité des ressources pour la population. Le développement de la connaissance et de la recherche sur les eaux souterraines du socle devient un enjeu majeur pour apporter un complément solide aux captages d’eau de surface.

Les aquifères du socle granitique, s’ils étaient davantage étudiés, pourraient offrir une ressource plus stable, moins exposée aux pollutions de surface et aux variations hydrologiques. Améliorer leur identification, comprendre leur fonctionnement et mieux estimer leur potentiel représente une voie stratégique pour diversifier et sécuriser l’approvisionnement en eau potable.

C’est de plus un défi qui dépasse les frontières de l’Amazonie française et qui offre des opportunités de coopération avec nos voisins sud-américains. Avec ses institutions scientifiques, ses partenariats de recherche existants et l’appui de financements européens, la Guyane française dispose des atouts pour devenir un pôle de référence régional sur la gestion de l’eau en Amazonie, à condition que l’effort de connaissances engagé ces dernières années se poursuive dans la durée.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

L’ESSENTIEL

• Les coquilles des bénitiers géants enregistrent jour après jour les variations du climat.

• Il y a 225 ans, les étés de la Grande Barrière de corail étaient jusqu’à 1,2 °C plus frais qu’aujourd’hui.

• Ces archives permettent aussi de retracer les variations d’El Niño et de La Niña.

Lorsque l’on nage dans les eaux azurées de la Grande Barrière de corail, il est presque impossible de ne pas remarquer l’un des habitants des fonds marins : le bénitier géant. Son immense coquille cannelée encadre un manteau de tissus mous aux reflets éclatants de bleu, de vert et d’or.

Plus grand mollusque bivalve vivant au monde, Tridacna gigas peut atteindre 1,20 mètre de long, peser plus de 200 kilos et vivre plus d’un siècle. Tout au long de leur longue existence, ces bénitiers inscrivent dans leur coquille la trace de leur vie quotidienne, constituant ainsi une sorte de journal autobiographique.

Dans notre nouvelle étude, nous avons déchiffré l’un de ces journaux inscrits dans une coquille afin de reconstituer, mois après mois, les conditions climatiques à Jiigurru (également connu sous le nom d’archipel de Lizard Island), dans le nord de la Grande Barrière de corail, en Australie.

La coquille révèle qu’avant le réchauffement généralisé lié à l’ère industrielle, les étés à Jiigurru étaient plus frais qu’aujourd’hui, tandis que les hivers étaient, de façon surprenante, très similaires à ceux que nous connaissons actuellement.

Comment une coquille peut-elle tenir un journal ?

À mesure qu’un bénitier géant grandit, l’alternance du jour et de la nuit laisse dans sa coquille de microscopiques lignes de croissance quotidiennes, tandis que le rythme des saisons produit des bandes annuelles plus larges. À la manière des cernes d’un arbre, ces différentes couches transforment la coquille en véritable journal.

Les lignes de croissance permettent de dater chaque « entrée », comme nous le ferions dans notre propre journal. Quant à l’eau de mer environnante, elle en écrit le contenu en influençant la composition chimique de chaque nouvelle couche. La géochimie est ainsi le langage dans lequel s’écrit ce journal du climat. En le déchiffrant, les chercheurs peuvent reconstituer l’évolution de l’environnement du récif tout au long de la longue vie du bénitier.

Des données qui manquent dans l’hémisphère Sud

Aujourd’hui, des instruments installés sur terre, dans les océans et dans l’espace mesurent en permanence l’évolution du climat à travers le monde. Mais ces observations directes ne couvrent qu’une infime partie de l’histoire de la Terre. Pour remonter plus loin dans le temps, les chercheurs doivent se tourner vers d’autres archives climatiques : les traces conservées dans les cernes des arbres, les coraux, les carottes de glace, les sédiments lacustres et océaniques ou encore les coquilles.

Or, une grande partie des données les plus détaillées sur le climat antérieur au réchauffement de l’ère industrielle proviennent de l’hémisphère Nord et des hautes latitudes. Les océans tropicaux de l’hémisphère Sud sont beaucoup moins bien documentés.

Or, les bénitiers géants vivent dans toute la zone tropicale de l’Indo-Pacifique. Leurs coquilles peuvent donc contribuer à combler cette lacune en fournissant des archives climatiques locales d’une grande précision, permettant de retracer les variations au sein même des saisons.

Lire les archives de la coquille

Notre étude a été menée en partenariat avec la Walmbaar Aboriginal Corporation et la Nguurruumungu Indigenous Corporation. Publiée dans la revue Global and Planetary Change, elle porte sur la coquille d’un bénitier géant de 58 centimètres, découverte dans le lagon de Jiigurru.

Jiigurru revêt une grande importance culturelle pour les communautés aborigènes Dingaal et Ngurrumungu. Des fouilles archéologiques menées sur des amas coquilliers attestent d’une présence aborigène depuis au moins 6 500 ans.

La datation au carbone 14 a montré que le bénitier avait vécu entre 1785 environ et 1827, vers la fin d’une période de refroidissement préindustrielle connue sous le nom de petit âge glaciaire. Au microscope, nous avons dénombré près de 10 900 lignes de croissance quotidiennes, indiquant qu’il avait vécu environ 30 ans.

Nous avons ensuite percé 784 minuscules trous afin de prélever des échantillons de poudre dans les différentes couches de la coquille. Dans chacun d’eux, nous avons mesuré différentes formes d’oxygène et de carbone, appelées isotopes.

Les isotopes de l’oxygène nous ont permis d’estimer les températures de la mer à l’époque, tandis que ceux du carbone nous ont fourni des indices sur les précipitations. En croisant ces informations chimiques avec les lignes de croissance de la coquille, nous avons pu reconstituer, mois après mois, l’environnement du récif avant le réchauffement lié à l’industrialisation.

Ce que la coquille nous a révélé

En comparant notre reconstitution aux températures de surface de la mer mesurées dans le même lagon entre 1995 et 2015, nous avons constaté qu’il y a 225 ans, les températures étaient en moyenne inférieures de 0,6 à 0,9 °C sur l’ensemble de l’année. Les étés étaient plus frais de 0,9 à 1,2 °C, tandis que les températures hivernales étaient presque identiques à celles d’aujourd’hui.

Mais ce journal inscrit dans la coquille nous a renseignés sur bien plus que les seules températures. Les isotopes du carbone ont fait apparaître une alternance nette entre saisons plus humides et plus sèches. Les températures fluctuaient également selon des cycles réguliers de deux à trois ans, compatibles avec des variations locales de type El Niño et La Niña.

Le bénitier révèle que les épisodes de type El Niño, plus chauds et plus secs, étaient plus fréquents vers la fin du XVIIIe siècle. Au début du XIXe siècle, les conditions de type La Niña, plus fraîches et plus humides, sont devenues plus fréquentes et ont donné lieu aux épisodes les plus marqués de toute la période étudiée.

Une simple moyenne aurait masqué toute cette complexité. La reconstitution mois par mois montre comment les températures variaient au fil des saisons, comment alternaient les périodes humides et sèches au cours de l’année, et comment le climat évoluait d’une année à l’autre.

Un phénomène plus large dans l’hémisphère Sud

Jiigurru constituait-il un cas isolé ? D’autres archives climatiques suggèrent que non. Des coraux provenant d’autres régions de la Grande Barrière de corail et du nord-ouest de l’Australie témoignent eux aussi de températures marines plus basses ou de modifications des conditions océaniques.

Les archives tirées des glaces de l’Antarctique et des glaciers font également apparaître un refroidissement et des changements dans la circulation atmosphérique et océanique au cours de la même période.

Plus loin encore, d’autres archives témoignent de conditions de type La Niña. Des coraux des Galápagos révèlent des épisodes de ce genre fréquents au début du XIXe siècle. Des données issues de grottes du nord du Pérou indiquent que le petit âge glaciaire y a été marqué par des conditions plus humides. Dans le sud-est de l’Australie, le niveau des lacs était également plus élevé au début du XIXe siècle.

Mises bout à bout, ces archives dessinent un tableau plus large du climat passé de l’hémisphère Sud. De nombreuses régions étaient plus fraîches, tandis que les précipitations et la circulation océanique évoluaient différemment selon les endroits. Mais il ne s’agissait pas d’un phénomène uniforme. À Jiigurru, le refroidissement était moins marqué que ne le suggèrent de nombreuses estimations pour l’hémisphère Nord, ce qui montre toute l’importance des archives climatiques locales.

Notre bénitier géant apporte ainsi un rare témoignage marin, mois par mois, à cette histoire climatique de l’hémisphère Sud. L’étude de coquilles similaires provenant d’autres récifs de l’Indo-Pacifique pourrait permettre de comprendre comment ces grands changements climatiques se sont manifestés d’une région à l’autre. De nombreux autres journaux du climat attendent peut-être encore d’être déchiffrés dans les coquilles des bénitiers géants.

Bohao Dong bénéficie de financements de l’Australian Research Council et de l’Australian Nuclear Science and Technology Organisation Postgraduate Research Award.

Amy Prendergast a reçu des financements de l'Australian Research Council.

Sean Ulm a reçu des financements de l'Australian Research Council.