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Susumu Tonegawa, Tonegawa Susumu, né le 5 septembre 1939 est un scientifique japonais qui a été le seul lauréat du prix Nobel de physiologie ou médecine en 1987, pour sa découverte du mécanisme génétique qui produit la diversité des anticorps. Bien qu'il ait remporté le prix Nobel pour ses travaux en immunologie, Tonegawa est un biologiste moléculaire de formation et il a de nouveau changé de domaine après son prix Nobel ; il étudie maintenant les neurosciences, examinant la base moléculaire, cellulaire et neuronale de la formation et de la récupération de la mémoire.
Enfance et éducation
Tonegawa est né à Nagoya, au Japon et a fréquenté le lycée Hibiya à Tokyo. En tant qu'étudiant à l'Université Kyoto, Tonegawa a été fasciné par la théorie de l'opéron après avoir lu des articles de François Jacob et Jacques Monod, auxquels il attribue en partie son intérêt pour la biologie moléculaire. Tonegawa a obtenu son diplôme de l'Université Kyoto en 1963 et, en raison des options limitées pour les études de biologie moléculaire au Japon à l'époque, s'est déplacé vers l'Université de Californie, San Diego pour poursuivre ses études de doctorat sous la direction du Dr Masaki Hayashi. Il a reçu son doctorat en 1968.
Carrière
Tonegawa a effectué des recherches postdoctorales à l'Institut Salk à San Diego dans le laboratoire de Renato Dulbecco. Encouragé par le Dr Dulbecco, Tonegawa s'est déplacé vers l'Institut de Bâle pour l'immunologie à Bâle, en Suisse en 1971, où il a transitionné de la biologie moléculaire vers des études en immunologie et a mené ses études fondamentales en immunologie.
En 1981, Tonegawa est devenu professeur au Massachusetts Institute of Technology. En 1994, il a été nommé premier directeur du MIT Center for Learning and Memory, qui s'est développé sous sa direction dans The Picower Institute for Learning and Memory. Tonegawa a démissionné de sa direction en 2006 et sert actuellement comme Picower Professor of Neuroscience and Biology et Howard Hughes Medical Institute Investigator.
Tonegawa a également servi en tant que directeur du RIKEN Brain Science Institute de 2009 à 2017.
Recherche
Découverte de la diversité de l'immunité
Le travail du prix Nobel de Tonegawa a élucidé le mécanisme génétique du système immunitaire adaptatif, qui avait été la question centrale de l'immunologie pendant plus de 100 ans. Avant la découverte de Tonegawa, une idée précoce pour expliquer le système immunitaire adaptatif suggérait que chaque gène produit une protéine ; cependant, il y a moins de 19 000 gènes dans le corps humain qui peuvent néanmoins produire des millions d'anticorps. Dans des expériences commençant en 1976, Tonegawa a montré que le matériel génétique se réarrange pour former des millions d'anticorps. En comparant l'ADN des cellules B un type de globule blanc chez les souris embryonnaires et adultes, il a observé que les gènes dans les cellules B matures des souris adultes sont déplacés, recombinés et supprimés pour former la diversité de la région variable des anticorps. En 1983, Tonegawa a également découvert un élément enhancer transcriptionnel associé au complexe de gènes d'anticorps, le premier élément enhancer cellulaire.
Neurosciences
Peu après son prix Nobel en 1990, Tonegawa a à nouveau changé de domaine de l'immunologie à la neuroscience, où il a concentré ses recherches au cours des années suivantes.
Le laboratoire de Tonegawa a été un pionnier des technologies transgéniques et de knockout génétique introductoires dans les systèmes de mammifères. Il a participé aux premiers travaux démontrant l'importance de la plasticité synaptique dépendante de CaMKII- 1992 et du récepteur NMDA- 1996 dans la formation de la mémoire.
Le laboratoire de Tonegawa a découvert que les épines neuronales dendritiques dans le cortex temporal sont une cible probable pour le traitement du syndrome de l'X fragile. Avec une dose de l'inhibiteur FRAX586, Tonegawa a montré une réduction marquée des symptômes de SXF dans le modèle murin.
Tonegawa a été un des premiers à adopter l'optogénétique et les biotechnologies dans la recherche en neuroscience, conduisant à ses travaux révolutionnaires sur l'identification et la manipulation des cellules engram de la mémoire. En 2012, son laboratoire a démontré que l'activation d'une sous-population spécifique de neurones de l'hippocampe de souris, étiquetés au cours d'un paradigme de conditionnement à la peur, est suffisante pour évoquer une réponse comportementale corrélée à une trace de mémoire précise. Ceci a démontré pour la première fois que les informations de mémoire sont stockées dans des ensembles cellulaires spécifiques dans l'hippocampe, désormais fréquemment appelées cellules engram de mémoire.
Plus récemment, son laboratoire continue d'employer la technologie optogénétique et les techniques d'injection de virus pour élargir leurs découvertes sur l'ensemble des cellules engram. Notamment, Tonegawa a découvert le rôle des ensembles de cellules engram de mémoire dans la valence de la mémoire, la mémoire sociale, ainsi que leur rôle dans les troubles du cerveau tels que la dépression, l'amnésie et la maladie d'Alzheimer. Ces travaux fournissent des preuves de concept pour les futurs traitements médicaux chez l'homme par la manipulation des ensembles d'engram de mémoire.
Vie personnelle
Tonegawa réside actuellement dans la région de Boston avec sa femme, Mayumi Yoshinari Tonegawa, qui a travaillé comme directrice/intervieweuse de la NHK Japan Broadcasting Corporation et est maintenant une rédactrice scientifique indépendante. Les Tonegawa ont trois enfants, Hidde Tonegawa, Hanna Tonegawa, et Satto Tonegawa décédé.
Tonegawa est fan des Boston Red Sox et a lancé une première balle lors de leur saison de championnat de la Série mondiale de 2004.
Récompenses et honneurs sélectionnés
- 1982 – Prix Louisa Gross Horwitz
- 1983 – Prix international de la Fondation Gairdner
- 1984 – Ordre de la Culture Bunkakunsho, Empereur du Japon
- 1984 – Associé étranger, American Academy of Arts and Sciences des États-Unis
- 1986 – Associé étranger, Académie nationale des sciences des États-Unis
- 1986 – Prix Robert Koch
- 1987 – Prix Albert Lasker pour la recherche médicale fondamentale
- 1987 – Prix Nobel de physiologie ou médecine
- 1995 – honoré sur un timbre Scott No. 1635c émis par la Gambie
- 2004 – Doctorat honorifique, Université Kyoto
- 2006 – Membre, American Association for the Advancement of Science
- 2007 – RIKEN Fellow
- 2009 – Doctorat honorifique, Université de Hong Kong
- 2010 – Prix David M. Bonner pour les réalisations exceptionnelles, UCSD
Publications sélectionnées
- Liste des publications de Susumu Tonegawa
- Tonegawa, S. 1983. Somatic generation of antibody diversity. Nature, 3025909, 575-581.
- Gillies, S. D., Morrison, S. L., Oi, V. T., & Tonegawa, S. 1983. A tissue-specific transcription enhancer element is located in the major intron of a rearranged immunoglobulin heavy chain gene. Cell, 333, 717-728.
- Mombaerts, P., Iacomini, J., Johnson, R. S., Herrup, K., Tonegawa, S., & Papaioannou, V. E. 1992. RAG-1-deficient mice have no mature B and T lymphocytes. Cell, 685, 869-877.
- Silva, A. J., Stevens, C. F., Tonegawa, S., & Wang, Y. 1992. Deficient hippocampal long-term potentiation in alpha-calcium-calmodulin kinase II mutant mice. Science, 2575067, 201-206.
- Haas, W., Pereira, P., & Tonegawa, S. 1993. Gamma/delta cells. Annual review of immunology, 111, 637-685.
- Tsien, Joe Z.; Huerta, Patricio T.; Tonegawa, Susumu 1996. "The Essential Role of Hippocampal CA1 NMDA Receptor–Dependent Synaptic Plasticity in Spatial Memory". Cell. 87 7: 1327–1338. doi:10.1016/S0092-86740081827-9. PMID 8980238. S2CID 2730362.
- Poss, K. D., & Tonegawa, S. 1997. Reduced stress defense in heme oxygenase 1-deficient cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 9420, 10925-10930.
- Shen, J., Bronson, R. T., Chen, D. F., Xia, W., Selkoe, D. J., & Tonegawa, S. 1997. Skeletal and CNS defects in Presenilin-1-deficient mice. Cell, 894, 629-639.
- Nakazawa, K., Quirk, M. C., Chitwood, R. A., Watanabe, M., Yeckel, M. F., Sun, L. D., Kato, A., Carr, C.A., Johnston, D., Wilson, M.A., & Tonegawa, S. 2002. Requirement for hippocampal CA3 NMDA receptors in associative memory recall. Science, 2975579, 211-218.
- Liu, X., Ramirez, S., Pang, P. T., Puryear, C. B., Govindarajan, A., Deisseroth, K., & Tonegawa, S. 2012. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature, 4847394, 381-385.
- Ramirez, S., Liu, X., Lin, P. A., Suh, J., Pignatelli, M., Redondo, R. L., Ryan, T.J., & Tonegawa, S. 2013. Creating a false memory in the hippocampus. Science, 3416144, 387-391.
