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Lorsqu'un rayon de lumière atteint la surface où elles vivent, les cellules nerveuses cultivées par Todd Pappas émettent un signal le long de leurs neuronesneurones. Pourtant, elles ne sont reliées ni à des cônescônes ni à des bâtonnetsbâtonnets, ces cellules sensibles à la lumière qui tapissent nos rétinesrétines. Elles vivent sur un substratsubstrat inerte mais parsemé de nanoparticulesnanoparticules qui, elles, sont sensibles à la lumière. La connexion entre ces minuscules structures et les cellules vivantes sont purement électriques. Un contact étroit entre les deux n'est même pas nécessaire.
La recette de ce chercheur et son équipe de l'UTMB (University of Texas Medical Branch, Galveston, Etats-Unis) commence par un sandwich. Déposées sur une surface de verre, des couches de deux types sont superposées. Les unes, très fines, sont formées de nanoparticules composées de tellurium et de mercure. Les autres sont faites d'un polymère (PDDA) chargé positivement. Le tout est enduit d'argileargile et d'acides aminésacides aminés et on dispose alors les neurones.
Quand la lumière touche les couches de nanoparticules, elles émettent des électrons qui circulent vers les couches de PDDA. Ce courant parvient jusqu'à la surface sur laquelle vivent les neurones. La membrane des cellules touchées se trouve dépolarisée, ce qui revient à déclencher un influx nerveuxinflux nerveux, lequel se propage ensuite le long de l'axoneaxone.
A gauche, des neurones en culture, observés au microscope électronique. A droite, le montage d'une électrode pour recueillir le signal nerveux émis par un neurone. Crédit : Todd Pappas / UMTB
Nanoparticules ou silicium ?
Ce n'est pas la première fois que des cellules nerveuse sont stimulées par un capteur artificiel photosensible. Mais il s'agit jusqu'ici de silicium. Selon Todd Pappas, les nanoparticules présentent plusieurs avantages. « Il devrait être possible d'ajuster les caractéristiques de ces films de nanoparticules pour leur donner certaines propriétés, comma la sensibilité à la couleurcouleur, espère-t-il. C'est le genre de choses auxquelles on pense quand on imagine la réalisation d'une rétine artificielle, qui est un des buts ultimes de ce projet. Vous ne pouvez pas faire cela avec du silicium. De plus, les composants à base de silicium sont bien moins compatibles, à cause de leur taille, avec des cellules vivantes. » Il reste encore bien des problèmes à régler, parmi lesquels la toxicitétoxicité des nanoparticules. Le mercure n'est peut-être pas le meilleur candidat pour un implantimplant...
Avant de permettre de réaliser une rétine artificielle, cette avancée pourrait être utilisée à plus court terme, pour réaliser des jonctions entre des prothèsesprothèses et le système nerveux, ou encore pour élaborer de nouveaux outils d'imagerie, de diagnosticdiagnostic ou thérapeutiques.
