Une fibre de moins d’un demi-millimètre de diamètre peut enregistrer l’activité électrique du cerveau, stimuler des neurones et acheminer des substances à différentes profondeurs. Testé chez des souris, ce nouvel implant souple pourrait offrir aux chercheurs un outil plus précis pour explorer les circuits cérébraux, mais il reste encore très éloigné d’une utilisation chez l’être humain.
- Une fibre de moins de 0,5 mm réunit enregistrement, stimulation et injection de substances cérébrales.
- Son architecture souple épouse les mouvements du cerveau mieux qu'un implant rigide.
- Testé chez la souris, cet outil de recherche reste très éloigné d'une utilisation médicale humaine.
Trois fonctions réunies dans une seule fibre
Baptisé mAxialtrode, pour microfluidic Axialtrode, le dispositif a été développé par une équipe associant notamment l’Université technique du Danemark, l’Université de Copenhague et l’University College London. Ses résultats ont été publiés dans la revue Advanced Science.
L’implant intègre un cœur capable de conduire la lumière, entouré de huit canaux microscopiques. Ceux-ci peuvent transporter des liquides ou accueillir de très fins fils métalliques afin de mesurer les signaux électriques produits par les neurones.
Cette architecture permet de réunir dans une même sonde plusieurs opérations :
- enregistrer l’activité neuronale à différentes profondeurs ;
- stimuler des cellules avec de la lumière bleue ou rouge ;
- injecter des substances dans des zones distinctes du cerveau.
Une pointe conçue pour atteindre plusieurs couches cérébrales
Les fibres optiques classiques utilisées en neurosciences interagissent généralement avec les tissus par leur extrémité. Elles ne donnent donc accès qu’à un point précis à la fois. Le nouveau dispositif dispose au contraire de plusieurs zones fonctionnelles réparties sur sa longueur, ce qui permet d’intervenir dans différentes couches cérébrales avec un seul implant.
La fibre est fabriquée à partir d’une tige de polymère chauffée puis étirée jusqu’à devenir extrêmement fine. Sa souplesse proche de celle des tissus doit lui permettre de suivre davantage les mouvements du cerveau qu’un implant rigide en silicium. Sa pointe inclinée vise également à limiter les lésions provoquées lors de l’insertion.
Des essais réalisés dans le cortex et l’hippocampe
Lors des expériences menées sur des souris vivantes, les chercheurs ont enregistré des signaux dans des régions superficielles et profondes, notamment le cortex cérébral et l’hippocampe. Ils ont aussi délivré des substances à des points espacés de près de trois millimètres.
Les animaux pouvaient porter cette fibre légère sans manifester de signe évident d’inconfort. Ces observations ne suffisent toutefois pas à établir sa sécurité à long terme ni son efficacité médicale : elles montrent d’abord que les différentes fonctions peuvent fonctionner simultanément dans un organisme vivant.
Une piste pour étudier l’épilepsie, pas encore un traitement
À court terme, le mAxialtrode est présenté comme un instrument de recherche. Il pourrait aider à comprendre comment les signaux circulent entre plusieurs couches du cerveau pendant des phénomènes liés à la mémoire, à la prise de décision ou à l’épilepsie.
À plus longue échéance, ses concepteurs envisagent la possibilité d’associer, dans une même région cérébrale, administration ciblée de médicaments et stimulation électrique ou lumineuse. Cette approche pourrait réduire le nombre de sondes nécessaires pour certaines expériences.
À retenir : cet implant polyvalent n’a pour l’instant été expérimenté que chez la souris. Des essais supplémentaires, des développements techniques et des autorisations réglementaires seront indispensables avant d’envisager son emploi chez des patients ; il ne faut donc pas le considérer comme un traitement de l’épilepsie déjà disponible.
Questions fréquentes
Pourquoi cette fibre agit-elle à plusieurs profondeurs contrairement aux fibres optiques classiques ?
Les fibres optiques classiques interagissent par leur extrémité et ne donnent accès qu’à un point précis. Le mAxialtrode dispose au contraire de plusieurs zones fonctionnelles réparties sur sa longueur, permettant d’intervenir dans différentes couches cérébrales avec un seul implant.
Quels avantages la souplesse de cette fibre apporte-t-elle par rapport aux implants rigides ?
Sa souplesse proche de celle des tissus doit lui permettre de suivre davantage les mouvements du cerveau qu’un implant rigide en silicium. De plus, sa pointe inclinée vise à limiter les lésions provoquées lors de l’insertion.
À quel stade de développement se trouve cet implant pour une utilisation médicale ?
Il n’est actuellement présenté que comme un instrument de recherche testé chez la souris. Des essais supplémentaires, des développements techniques et des autorisations réglementaires seront indispensables avant d’envisager son emploi chez des patients.
