Des sondes à LED miniatures pour contrôler le cerveau

Des sondes minuscules, lumineuses et embarquant des LED et capteurs divers sont actuellement les nouveaux outils des scientifiques dans l’étude et la manipulation du cerveau et de divers tissus vivants.

Elles sont flexibles, fonctionnent sans fil, et suffisamment petites pour passer dans le chas d’une aiguille. Ces nouvelles sondes devraient permettre aux scientifiques d’influencer l’activité neuronale d’animaux vivants, mais également de mesurer un ensemble de processus physiologiques et biochimiques d’après le physicien et neuroscientifique Mark Schnitzer de l’Université de Stanford.

L’application la plus évidente de ces sondes devrait concerner les expériences en optogénétique, qui implique une modification génétique des neurones d’un sujet pour les rendre sensibles à la lumière. La technique a été utilisée ces dernières années pour identifier les réseaux neuronaux responsables des addictions à la drogue, de la dépression ou encore de la maladie de Parkinson.

Néanmoins, il reste particulièrement complexe d’apporter une source lumineuse dans un cerveau, et jusqu’ici elle était amenée par de la fibre optique.

Toutefois, ces nouvelles sondes offrent divers avantages, comme le rapporte John Rogers, de l’Université de l’Illinois « Leurs dimensions sont plus réduites que la fibre optique et elles se veulent plus flexibles ». Des caractéristiques qui aident à limiter les dommages aux tissus pendant leur insertion.

Autre avantage : « elles sont activées et contrôlées sans fil, de façon à ce que l’animal soit libre de tout mouvement, d’interactions sociales et autres comportements naturels ».

L’une des expériences de démonstration de l’intérêt de ces sondes a consisté à implanter l’une d’entre elles dans le cerveau d’une souris. Un ensemble de pulsation lumineuse a été envoyé à la partie du cerveau stimulée habituellement lorsque la souris est récompensée. La souris ayant reçu ces récompenses virtuelles dans une zone spécifique d’un labyrinthe a rapidement appris à rester plus longtemps à cet endroit, de la même façon que si elle était récompensée avec de la nourriture.

Les chercheurs espèrent que l’optogénétique pourra permettre des stimulations profondes du cerveau et pourquoi pas envisager des thérapies dans lesquelles des sondes seraient placées dans des cerveaux humains pour traiter des désordres moteurs, des formes de dépressions résistantes aux médicaments, ou d’autres conditions dans lesquelles l’usage de molécules médicamenteuses trouve ses limites.

Les électrodes métalliques actuellement utilisées ne sont pas capables de cibler précisément les neurones, contrairement à ces nouvelles sondes. De quoi cibler de façon exclusive le réseau neuronal présentant un dysfonctionnement sans influencer les autres fonctions du patient.

Bien que biocompatibles et très peu invasives, l’usage de ces nouvelles sondes ne devrait pas intervenir avant plusieurs années.