En un coup d’œil :
- Michael Greenberg, neurobiologiste à la Harvard Medical School, a remporté le prix du cerveau 2023 pour ses connaissances essentielles sur la plasticité cérébrale
- Greenberg partage le prix avec deux autres neuroscientifiques
- Les recherches de Greenberg ont révélé comment les expériences et les expositions modulent l’activité des gènes qui régulent la plasticité cérébrale
- de Greenberg Les travaux ont mis en lumière les mécanismes par lesquels certains gènes contrôlent la maturation, l’élagage et la stabilité des connexions dans le cerveau.
Neurobiologiste de la Harvard Medical School Michel Greenberg a gagné Le Prix du Cerveau 2023 pour ses recherches de toute une vie sur la plasticité cérébrale : la capacité de l’organe à changer, s’adapter et apprendre au fil du temps.
Greenberg, qui est le Nathan Marsh Pusey, professeur de neurobiologie à l’Institut Blavatnik du HMS, partage le prix avec Christine Holt, professeur de neurosciences du développement à l’Université de Cambridge, et avec Erin Schuman, directrice de l’Institut Max Planck pour la recherche sur le cerveau.
Obtenez plus de nouvelles HMS ici
Ensemble, les trois scientifiques ont réalisé des avancées significatives en dévoilant les mécanismes cellulaires et moléculaires qui permettent au cerveau de se restructurer en réponse à des stimuli externes à mesure qu’il s’adapte, apprend et même se remet d’une blessure.
Le Brain Prize, considéré comme le prix le plus important au monde pour la recherche sur le cerveau, comprend environ 1,3 million d’euros à partager entre les trois lauréats. Le prix est décerné chaque année par la Fondation danoise Lundbeck aux chercheurs qui ont fait des découvertes très originales et influentes dans la recherche sur le cerveau.
Les recherches de Greenberg visent à comprendre comment le cerveau réagit aux signaux du monde extérieur pour moduler l’activité des gènes qui rendent les protéines essentielles à la plasticité cérébrale. Tout au long de sa carrière, Greenberg s’est plongé dans les détails de ce processus, élucidant les identités, les rôles et les relations des différents gènes, protéines et molécules impliqués.
“Le fait que nos expériences sensorielles façonnent la structure et la fonction du cerveau est l’une des découvertes profondes dans le domaine des neurosciences au 20e siècle”, a déclaré David Ginty, chaire de neurobiologie au HMS. “Le travail de Mike, qui s’est prolongé jusqu’au 21e siècle, a expliqué comment cette caractéristique fondamentale de la fonction cérébrale est réalisée au niveau moléculaire, cellulaire et des circuits.”
La plasticité cérébrale, ou la capacité du cerveau à se recâbler en réponse à de nouvelles informations tout au long de la vie, est une caractéristique du cerveau ; essentiel à la capacité de l’organe à fonctionner pendant de nombreuses décennies et à récupérer ou à retrouver sa fonction après une lésion.
Pour réaliser cet exploit, le cerveau doit continuellement créer de nouveaux circuits neuronaux et modifier ceux qui existent déjà au fur et à mesure qu’il rencontre des informations provenant de l’environnement. Ce processus hautement complexe et dynamique nécessite que le cerveau orchestre avec soin une multitude de molécules qui communiquent dans les voies de signalisation et forment la base cellulaire de l’apprentissage et de la mémoire.
Tout au long de sa carrière, Greenberg a exploré le rôle des gènes dans ce processus – comment ils fonctionnent avec les expériences de vie et les signaux externes pour soutenir le développement du cerveau et garantir que le cerveau reste adaptable, ou plastique, au fil du temps.
« Les recherches élégantes de Mike mettent en évidence le pouvoir de la découverte fondamentale en tant que carburant le plus essentiel pour le progrès scientifique. Ses réalisations impressionnantes, qui incluent désormais cette merveilleuse distinction, montrent tout ce qui est possible lorsque les chercheurs suivent sans relâche leur curiosité et leurs passions scientifiques », a déclaré le HMS Dean George Q. Daley.
Une convergence de vues
Greenberg et les co-récipiendaires Holt et Schuman étudient chacun différents aspects de la production de protéines dans le contexte de la plasticité cérébrale.
La recherche de Holt se concentre sur le système visuel des vertébrés – en particulier, les neurones qui s’étendent de l’œil au cerveau – pour comprendre comment les connexions neuronales dans le cerveau se forment et sont maintenues au fil du temps. Elle a montré que les protéines doivent être fabriquées et dégradées localement pour guider la croissance des cellules coniques nécessaires à la vision. Un approvisionnement continu en protéines fabriquées localement est également nécessaire pour maintenir les axones – les longues fibres qui transmettent les informations aux neurones. Les travaux de Holt mettent en lumière la façon dont les connexions neuronales sont établies et comment les axones sont maintenus tout au long de la vie.
Schuman s’intéresse aux processus qui contrôlent la façon dont les protéines sont fabriquées et dégradées dans les structures neuronales éloignées du corps cellulaire, y compris les axones et les dendrites ramifiées qui s’étendent dans les synapses. Elle a montré que les neurones ont une machinerie cellulaire localisée – à savoir les ribosomes et les protéasomes – dans les axones et les dendrites. Elle a également établi que les protéines fabriquées dans les dendrites sont nécessaires à la plasticité synaptique et a révélé les détails moléculaires de l’ARNm et des ribosomes impliqués. Son laboratoire a développé de nouveaux outils pour étiqueter, purifier, identifier et visualiser les protéines nouvellement fabriquées dans les neurones et d’autres cellules.
“Ensemble, les lauréats du Brain Prize 2023 ont fait des découvertes révolutionnaires en montrant comment la synthèse de nouvelles protéines est déclenchée dans différents compartiments neuronaux, guidant ainsi le développement et la plasticité du cerveau de manière à avoir un impact sur notre comportement tout au long de la vie”, a déclaré Richard Morris, professeur de neurosciences à l’Université d’Édimbourg et président du comité de sélection.
Des protéines et de la plasticité
En tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire d’Edward Ziff, professeur de biochimie et de sciences neurales à la New York University School of Medicine, Greenberg a commencé à étudier les changements génétiques qui se produisent à l’intérieur d’une cellule de mammifère lorsqu’elle est stimulée de l’extérieur. Il a découvert que quelques minutes après la stimulation, la cellule commence à exprimer une gène appelé c-fosqui, à son tour, stimule la production de la protéine Fos associée.
Cela s’est avéré être une découverte marquante.
“L’idée que des changements d’expression génique pourraient être induits sur une échelle de temps aussi rapide était un changement de paradigme qui a inauguré une nouvelle ère pour les neurosciences”, a écrit Emily Osterweil, professeur de neurosciences moléculaires à l’Université d’Edimbourg, dans un commentaire sur le travail. des trois gagnants.
Greenberg a poursuivi cette ligne de recherche en tant que professeur adjoint au HMS. Il a notamment établi une lien entre les neurotransmetteurs — des messagers chimiques qui circulent d’un neurone à l’autre — et des changements dans l’activité des gènes. Il a décrit une cascade de signalisation qui commence par la libération de neurotransmetteurs et conduit à un pic de calcium dans le neurone recevant le message. Cet afflux de calcium induit l’activation du neurone c-fos et d’autres gènes qui fabriquent des protéines, qui, à leur tour, initient la signalisation en aval.
Greenberg a ensuite défini plus en détail les voies de signalisation utilisées par les neurotransmetteurs pour activer les gènes et identifier les protéines spécifiques impliquées. Les travaux d’autres laboratoires suggèrent que l’une de ces protéines, CREB, est un important médiateur de la mémoire à long terme. S’appuyant sur les travaux de Greenberg, les scientifiques ont également identifié des centaines de stimuli qui induisent la production de Fos dans le cerveau lors de différents comportements, démontrant ainsi l’omniprésence de la protéine et son importance pour le fonctionnement cérébral.
Greenberg travaille maintenant à caractériser davantage les produits des gènes contrôlés par l’activité neuronale, y compris la façon dont ces produits géniques interagissent. Par exemple, il a appris que Fos travaille avec une autre protéine, NPAS4, pour réguler l’expression de certains gènes en modulant les signaux marche-arrêt dans les neurones en réponse à des stimuli. Ses découvertes offrent un nouveau mécanisme possible pour la plasticité cérébrale durable qui pourrait sous-tendre l’apprentissage associatif et la navigation spatiale. Il a également établi que Fos joue un rôle dans le remodelage du matériel génétique à l’intérieur des cellules en conjonction avec un complexe protéique appelé BAF, qui a été impliqué dans des troubles neurodéveloppementaux tels que l’autisme.
Les efforts de Greenberg ont permis de mieux comprendre les mécanismes par lesquels les gènes liés à l’activité contrôlent la maturation, l’élagage et la stabilité des synapses – les petits espaces où les neurones se connectent et communiquent. Greenberg a lié les programmes de transcription génétique qu’il étudie à des aspects clés de la maturation et de la plasticité cérébrales dépendantes de l’expérience, notamment la formation de souvenirs dépendants du contexte et la plasticité du système visuel au cours du développement. Ses travaux mettent en lumière les origines de conditions dans lesquelles les mécanismes de la plasticité neuronale sont perturbés, comme le syndrome de Rett, l’autisme et d’autres troubles du développement cérébral.
Les recherches de Greenberg ont également permis d’importantes avancées techniques. Sa découverte de l’induction de Fos a fourni aux chercheurs un outil qui est maintenant largement utilisé pour identifier les neurones et les circuits neuronaux qui interviennent dans le comportement. Ses découvertes ont également conduit à des moyens innovants de piéger ces neurones pour évaluer leur fonction dans les circuits neuronaux, et à de nouvelles stratégies pour faire des observations détaillées sur les molécules et les mécanismes qui interviennent dans l’apprentissage, la mémoire et le comportement.
“Pour moi, c’est l’aboutissement d’une odyssée de quarante ans visant à comprendre comment nos expériences sensorielles empiètent sur le génome neuronal pour orchestrer la maturation cérébrale et la plasticité qui sous-tendent la mémoire à long terme et comment ces processus se dérèglent dans les troubles du système nerveux. système », a déclaré Greenberg.
Greenberg a obtenu un baccalauréat en chimie de l’Université Wesleyan et a terminé son doctorat à l’Université Rockefeller. Après ses recherches postdoctorales à la NYU, il est devenu professeur adjoint au Département de microbiologie et de génétique moléculaire du HMS, puis directeur du FM Kirby Neurobiology Center au Boston Children’s Hospital. En 2008, il est devenu titulaire de la chaire de neurobiologie à l’HMS, poste qu’il a occupé pendant 14 ans.
Greenberg est membre de l’Académie américaine des arts et des sciences, de la National Academy of Sciences et de la National Academy of Medicine. Il a reçu de nombreux autres prix, dont un prix McKnight pour les avancées technologiques en neurosciences, le prix Gruber 2015 en neurosciences, le prix Ralph W. Gerard 2019 en neurosciences et le prix Edward M. Scolnick 2022 en neurosciences.
La Fondation Lundbeck décerne le prix du cerveau chaque année depuis 2011. Les lauréats sont sélectionnés par un comité de neuf neuroscientifiques de premier plan du monde entier qui possèdent une expertise dans diverses disciplines des neurosciences.
