Mis à jour le 1 mars 2014

Epilepsie : mise au point d’une puce organique pour enregistrer l’activité cérébrale

  • L’épilepsie est une pathologie neurologique dont le diagnostic peut parfois s’avérer difficile lorsque les symptômes sont atypiques.

  • Les équipes du Dr Christophe Bernard et du Pr George Malliaras ont mis au point une puce biocompatible qui, implantée dans le cerveau, permet d’enregistrer de manière précise son activité.

  • Elle pourrait permettre à terme de diagnostiquer avec plus de facilité l’épilepsie et également avoir des applications dans le traitement de certaines pathologies neurologiques.

Cette découverte est le fruit du travail conjoint de l’équipe « Physiologie et physiopathologie des réseaux neuronaux » dirigée par le Dr Christophe Bernard au sein de l’Institut de neurosciences des systèmes de Marseille et le « Département de bioélectronique » dirigé par le Pr George Malliaras à l’Ecole des Mines de Saint-Etienne.

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430000 €

Le projet de Christophe Bernard a été sélectionnée par le Conseil Scientifique de la Fondation pour la Recherche Médicale qui lui a attribué un financement de 80 000 €.

Le projet du Pr George Malliaras a été sélectionné en 2013 dans le cadre de l’appel à projets « Bio-ingénierie pour la Santé ». La Fondation lui a accordé un financement de 350 000 € pour le mener à bien.

Mieux diagnostiquer l’épilepsie

L’épilepsie est une pathologie du système nerveux répandue dans la population. Sa gravité est variable, et dépend de la fréquence et de l’intensité des crises. La crise d’épilepsie provient d’un groupe de neurones cérébraux qui, suractivés, transmettent un influx électrique anormal dans les zones du cerveau auxquelles ils sont connectés. Cela stimule ces zones de manière anarchique et provoque les symptômes.

Suivant la partie touchée, le diagnostic d’épilepsie peut parfois se révéler délicat. En effet, l’atteinte peut parfois survenir dans une zone non motrice, et les symptômes qui en découlent sont alors moins spécifiques. L’une des solutions serait de pouvoir enregistrer directement l’activité électrique au cœur du cerveau. C’est ce qu’ont réussi à développer l’équipe du Dr Christophe Bernard au sein de l’Unité Inserm 1106 « Institut de neurosciences des systèmes » et l’équipe du Pr George Malliaras de l’Ecole des Mines de Saint-Etienne. Ces chercheurs sont parvenus à mettre au point une puce capable d’enregistrer précisément l’activité cérébrale et de la rendre interprétable par des programmes informatiques.
Créer une interface performante et biocompatible

Créer une interface performante et biocompatible

La création d’un tel dispositif est soumise à des contraintes. En effet, pour être pleinement efficace, le système utilisé doit être peu invasif et ne doit pas déclencher de réaction de défense par les tissus cérébraux lors de sa transplantation. Les chercheurs ont ainsi mis au point un système implantable à la surface du cerveau et complètement biocompatible, réalisé en matière organique. Grâce à sa structure en carbone, il ne déclenche pas de réaction de rejet par l’organisme lors de sa mise en contact avec le cerveau. Cette caractéristique est très importante, car le diagnostic de l’épilepsie peut parfois nécessiter une très longue période d’enregistrement pour être réalisé. En plus de cette compatibilité sur le long terme, ce capteur est faiblement invasif, souple et ultrafin : il est 10 fois plus fin qu’un cheveu, soit environ 4 microns d’épaisseur (4 millièmes de millimètres). Une véritable prouesse technique. 

Une qualité d’enregistrement inégalée

Leurs premiers résultats sont très prometteurs. « Nous avons testé cette puce intracrânianienne sur un modèle de rat épileptique : la qualité d’enregistrement que nous avons obtenue est 10 fois supérieure à celle des électrodes habituellement utilisées » explique le Dr Christophe Bernard.  « Cette innovation majeure dans le domaine des neurosciences est désormais à la disposition de la communauté scientifique et médicale pour valider son utilisation chez l’homme » poursuit le chercheur. 

Vers une poursuite des recherches

Les chercheurs continuent aujourd’hui leurs investigations sur le sujet et souhaitent améliorer cette interface. Le Pr George Malliaras et son équipe ont obtenu en 2013 un financement de la Fondation pour la Recherche Médicale à cette fin. Ils ont pour objectif d’adapter le capteur afin qu’il puisse enregistrer l’activité unitaire de centaines de neurones dans un même temps ainsi que l’activité moléculaire de ces cellules. Ainsi, ils souhaitent pouvoir enregistrer l’utilisation du glucose et de l’oxygène par les neurones, ce qui reflètera leur état d’activité. Leurs expériences seront réalisées chez des modèles animaux d’épilepsie, dans le but de transférer cette technologie chez l’Homme le plus rapidement possible.

Cette puce permettra des avancées majeures aussi bien du point de vue clinique, comme pour le diagnostic des épilepsies et la survenue des crises, que celui de la recherche fondamentale pour une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral.

Source : Khodagholy, D et al. In vivo recordings of brain activity using organic transistors. Nat Commun 2013 ;  4 : 1575.

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