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L’électronique injectée dans le cerveau permettrait d’enregistrer l'activité neurale. © Polygon Medical Animation, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
Cela ressemble à de la science fiction mais la prouesse est bien réelle : dans une étude parue dans Nature Nanotechnology, des chercheurs de l'université de Harvard et du centre national pour les nanosciences et la technologie de Pékin décrivent comment ils ont réussi à injecter directement de l'électronique dans le cerveau de souris.
ImplanterImplanter de l'électronique dans le cerveau, cela n'est pas complètement nouveau. La stimulation cérébrale profonde est en effet déjà utilisée pour traiter différentes pathologies depuis des décennies. Mais, comme l'explique Charles Lieber, principal auteur de ces travaux, les nanostructures dont il est question ici opèrent à une échelle complètement différente. De plus, les techniques existantes sont implantées de manière chirurgicale et présentent des inconvénients : elles peuvent causer une inflammation du tissu, d'où la nécessité de changer périodiquement la position de la sonde ou la stimulation.
Ici, le processus de fabrication du « nanomaillage » imaginé par les chercheurs commence par une couche soluble déposée sur un substratsubstrat. Puis les chercheurs déposent une maille de « nanofils » pris en sandwich dans des couches de polymèrepolymère organique. La première couche est alors dissoute, laissant la maille flexible ; ce maillage est enroulé de manière compacte pour entrer dans une aiguille de seringue de 100 µm de diamètre et administré par injection dans le crâne d'une souris.
Cette maille souple de polymère conducteur peut être enroulée et injectée dans le cerveau de souris. © Lieber Research Group, Harvard University
L’électronique s’installe dans le cerveau de manière non invasive
Une fois injecté, le maillage se déroule et se mêle au tissu cérébral. Les nanofils sont reliés à un ordinateurordinateur pour réaliser des enregistrements et stimuler les cellules. Comme ces systèmes électroniques injectables sont extrêmement flexibles et que leur taille atteint une échelle subcellulaire, ils peuvent interagir avec les neuronesneurones.
Les résultats obtenus montrent que les composants électroniques peuvent être injectés dans des cavités biologiques de même que dans des tissus et des gelsgels denses, avec un rendement du dispositif supérieur à 90 %. Cette électronique flexible injectée dans le cerveau de souris n'a entraîné ni rejet ni réaction immunitaire importante sur une période de cinq semaines. La maille pouvait créer un réseau avec des neurones sains et permettait de réaliser des enregistrements : les chercheurs ont ainsi pu suivre l'activité cérébrale de l'animal en causant peu de dommages aux tissus cérébraux environnants.
Les chercheurs imaginent de nombreuses applicationsapplications biomédicales chez l'Homme et en neurosciences : « C'est vraiment passionnant : il y a beaucoup d'applications potentielles ». Ce nouveau système permettrait de nouvelles possibilités de traitement dans le cas de dommages cérébraux créés par un AVCAVC ou par une maladie de Parkinsonmaladie de Parkinson. Cette nouvelle stratégie pourrait aussi être utilisée pour suivre de manière continue le fonctionnement du cœur ou du cerveau.
