Le futur c’est demain. Certaines avancées nous plongent dans une fiction imaginée parfois dans les films et les romans. Cependant, certains scenarii sont de véritables fables d’anticipation et parfois la fiction devient réalité.
Une équipe de scientifiques américano-coréenne a révélé avoir inventé un appareil capable de contrôler les circuits neuronaux à l’aide d’un minuscule implant cérébral contrôlé par un smartphone.
Ils ont crée des sondes cérébrales optofluidiques sans fil pour la neuropharmacologie chronique et la photostimulation.
Les plateformes optofluidiques miniaturisées permettent aujourd’hui d’intégrer plusieurs fonctionnalités au sein de dispositifs compacts.
En effet, il devient possible d’exploiter les interactions entre la lumière et le liquide à faible volume pour de multiples applications, autant dans les domaines de la biologie, de la biochimie, ou de l’analyse pour le diagnostic médical.
Ainsi, « l’optofluidique tire profit des propriétés uniques des liquides, pour proposer des dispositifs miniaturisés accordables et reconfigurables ».
Dans un article publié le 5 août 2019 dans la revue Nature Biomedical Engineering, des chercheurs dévoilent une véritable révolution.
Effectivement, ils estiment notamment que leur appareil peut accélérer les efforts visant à détecter des maladies du cerveau telles que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, la toxicomanie, la dépression et la douleur.
L’appareil, qui utilise des mini-cartouches de médicament remplaçables et une puissante technologie Bluetooth à faible énergie, peut cibler des neurones d’intérêt spécifiques en utilisant un médicament et la lumière pendant de longues périodes.
Ce dispositif neuronal sans fil permet une neuromodulation optique et chimique chronique jamais réalisée auparavant.
Une technologie qui va éclipser les méthodes conventionnelles
Cette technologie va éclipser de manière significative les méthodes conventionnelles utilisées par les neuroscientifiques.
Généralement, les méthodes conventionnelles en neuropharmacologie impliquent des tubes métalliques rigides et des fibres optiques pour délivrer des médicaments et de la lumière.
En plus de limiter les mouvements du sujet en raison des connexions physiques avec un équipement volumineux, leur structure est relativement rigide.
La plupart du temps, ceci provoque une lésion des tissus cérébraux mous au fil du temps, les rendant par conséquent impropres à une implantation à long terme.
Ces dernières années, certains efforts ont été déployés pour atténuer en partie la réponse tissulaire défavorable en incorporant des sondes souples et des plates-formes sans fil.
Mais les solutions précédentes étaient limitées par leur incapacité à administrer des médicaments pendant de longues périodes ainsi que par leurs configurations de contrôle volumineuses et complexes.
Pour parvenir à une administration chronique de médicaments sans fil, les scientifiques devaient résoudre le problème critique de l’épuisement et de l’évaporation des médicaments.
Des chercheurs du Korea Advanced Institute (KAIST) à Daejeon (Corée du Sud) et de l’Université de Washington à Seattle (États-Unis) ont collaboré à l’invention d’un dispositif neuronal.
Ce dispositif est doté d’une cartouche remplaçable qui permettrait aux neuroscientifiques d’étudier les mêmes circuits cérébraux pendant plusieurs mois sans craindre d’être à court de médicaments.
En route pour l’avenir des médicaments plug-n-play
Les chercheurs ont créé des cartouches de médicaments de type « plug-n-play » (PnP) assemblées dans un implant cérébral pour souris avec une sonde douce et ultrafine de l’épaisseur d’un cheveu humain.
Cette sonde est constituée de canaux microfluidiques et de minuscules LED (diode électroluminescente) plus petites qu’un grain de sel, permettant des doses illimitées de médicaments et une délivrance légère.
La performance ne s’arrête pas là puisque cette invention est contrôlé via une interface utilisateur ergonomique et simple sur un smartphone.
De la sorte, les neuroscientifiques peuvent facilement déclencher toute combinaison spécifique ou séquençage précis des livraisons de lumière et de médicaments implantés sans avoir à se trouver physiquement à l’intérieur d’un laboratoire.
À l’aide de ces dispositifs neuronaux sans fil, les chercheurs pourraient également facilement mettre en place des études entièrement automatisées.
Cet appareil révolutionnaire est le fruit d’une conception électronique avancée et d’une ingénierie puissante à l’échelle micro et nanométrique.
Le développement ultérieur de cette technologie a pour objectif de fabriquer un implant cérébral pour des applications cliniques.
Enfin, cette invention va permettre de mieux disséquer la base du comportement des circuits neuronaux et la manière dont des neuromodulateurs spécifiques dans le cerveau s’adaptent.
Les auteurs souhaitent également utiliser ce dispositif pour des études pharmacologiques complexes. Ils veulent développer de nouveaux traitements pour les troubles émotionnels, la douleur, et la dépendance.
© Blog Nutrition Santé – Jimmy Braun – Août 2019
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Sources externes
Raza Qazi, Adrian M. Gomez, Daniel C. Castro, Zhanan Zou, Joo Yong Sim, Yanyu Xiong, Jonas Abdo, Choong Yeon Kim, Avery Anderson, Frederik Lohner, Sang-Hyuk Byun, Byung Chul Lee, Kyung-In Jang, Jianliang Xiao, Michael R. Bruchas, Jae-Woong Jeong. Wireless optofluidic brain probes for chronic neuropharmacology and photostimulation. Nature Biomedical Engineering, 5 août 2019; DOI: 10.1038/s41551-019-0432-1
Felix-Ortiz, A. C. et al. BLA to vHPC inputs modulate anxiety-related behaviors. Neuron 79, 658–664 (2013).
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