Africa-Press – Congo Brazzaville. La taille d’un pois chiche. Des chercheurs de l’Université Rice aux États-Unis viennent de présenter l’implant pour stimuler le cerveau le plus petit jamais testé chez l’humain. La petite taille de ce petit cube en verre, gros d’à peine un centimètre de chaque côté, a pu être atteinte en lui enlevant la batterie, composant le plus encombrant des implants actuels.
Pour fonctionner, il produit de l’énergie lui-même, grâce à des mini-antennes qui vibrent lorsqu’elles sont stimulées par un champ magnétique. Il peut ensuite utiliser cette énergie pour stimuler une zone spécifique du cerveau, ce qui pourrait révolutionner certains traitements nécessitant une stimulation semblable, telle que la stimulation cérébrale profonde utilisée pour traiter l’épilepsie, la dépression ou encore la maladie de Parkinson. Ce petit bijou d’ingénierie a été présenté le 12 avril 2024 dans la revue Science Advances.
Un implant plus petit pour le rendre plus populaire
Plusieurs études montrent que ces traitements par stimulation cérébrale profonde sont efficaces pour un grand nombre de maladies. Cependant, leur utilisation reste rare: moins de 10 % éligibles se tournent vers cette solution. En cause, les risques perçus des chirurgies du cerveau nécessaires pour insérer les implants, ainsi que le coût de ces interventions. La réponse à ces barrières pourrait être donc de rendre ces chirurgies plus simples, donc plus sûres et moins onéreuses.
Pour cela, les auteurs ont cherché à réduire la taille du dispositif le plus possible, tout en préservant sa fonctionnalité. “La stimulation cérébrale profonde nécessite une chirurgie qui est sûre, mais qui reste une chirurgie du cerveau, avec un risque perçu par les patients qui limite le nombre de personnes qui l’acceptent, explique dans un communiqué le neurochirurgien Sameer Sheth, qui a participé à l’étude. C’est là que ces nouvelles technologies sont utiles. Elles nécessitent seulement une intervention mineure, similaire à de la chirurgie de la peau, d’à peine 30 minutes et qui ne requiert pas d’hospitalisation. Si nous pouvons montrer que c’est aussi efficace que les alternatives plus invasives, cette thérapie pourrait avoir un impact beaucoup plus large.”
Leur solution a été de retirer la batterie, en utilisant une technologie sans fil pour transmettre de l’énergie à l’implant dès l’extérieur du crâne. L’implant comporte deux antennes magnéto-électriques, qui vibrent lorsqu’elles sont soumises à une fréquence de 218 kHz, et qui utilisent cette vibration pour générer un courant électrique pour stimuler le cerveau. Ainsi, l’implant peut être alimenté avec un simple dispositif pouvant transmettre à cette fréquence, posé sur le cuir chevelu.
L’ensemble de composants de l’appareil est encapsulé dans un cube en verre, avec des électrodes pour transmettre l’électricité au cerveau et un capuchon en silicone pour le protéger. “Une fois chez lui, le patient utiliserait un casque pour alimenter et activer l’implant sans fil, puis il suffirait de l’activer avec une application dans son téléphone ou sa montre connectée pour que la stimulation électrique de l’implant active un réseau neuronal à l’intérieur du cerveau”, prévoit déjà le bio-ingénieur Jacob Robinson, auteur de l’étude et directeur du laboratoire où le mini-implant a été conçu.
Petit mais puissant
Pour tester leur dispositif, les chercheurs l’ont implanté chez un patient qui avait besoin d’une craniotomie pour retirer une tumeur. Les chirurgiens ont retiré un petit bout du crâne au-dessus du cortex moteur, ainsi que la dure-mère, une membrane qui protège le cerveau. Et ils ont placé l’implant en contact direct du cortex. Ils ont recouvert l’implant puis ils ont placé dessus le transmetteur.
À son signal, l’implant a stimulé la région du cortex moteur correspondant à la main, déclenchant des contractions de la main du patient anesthésié. Ils ont confirmé la capacité de l’implant à stimuler le cerveau avec un deuxième patient, mais cette fois-ci, ils ont réinstallé le bout de dure-mère enlevé avant de placer l’implant, qui était situé sur cette membrane qui protège le cortex. La stimulation de l’implant parvenait à faire bouger le pouce du patient, montrant que le courant électrique qui passait à travers la dure-mère était suffisamment puissant pour stimuler le cerveau, et donc qu’il n’est pas nécessaire d’enlever cette membrane protectrice.
L’implant resterait fonctionnel à long terme
Finalement, les auteurs ont vérifié que l’implant ne perde pas de son efficacité avec le temps. Ils ont installé ces appareils chez trois cochons, les plaçant sur la dure-mère, donc sans toucher directement au cerveau lors de la chirurgie. Les cochons ont gardé l’implant pendant 20 à 35 jours, ce qui a permis de montrer que le dispositif restait efficace tout au long de cette période, sans causer de douleur chez les animaux.
Cependant, les chercheurs ont observé une augmentation de la résistance 15 jours après l’implantation et une diminution de l’amplitude du mouvement déclenché par la stimulation. Ce qui pourrait être causé par un épaississement des tissus en contact avec l’implant. Mais cette résistance accrue se stabilisait après 25 jours et la stimulation restait suffisante pour entrainer des mouvements visibles, montrant que l’implant pourrait rester fonctionnel à long terme. Mais des essais chez l’humain seront nécessaires pour le vérifier.
Les auteurs espèrent que ce mini-implant aidera à populariser davantage les traitements du cerveau, notamment la stimulation cérébrale profonde, car le dispositif pourrait être implanté à différents endroits du cerveau. Ils proposent même qu’il sera possible d’en installer plusieurs à différentes localisations pour moduler avec plus de précision l’activité cérébrale.
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