Développement d'implants Cérébraux Stables sur le Long Terme – NeuroMeddle

Les dysfonctionnements du système nerveux central représentent un enjeu social et économique majeur. Les interfaces cerveau machine (BCI) ou neuro-prothèses offrent des perspectives prometteuses dans la réhabilitation des fonctions motrices ou des fonctions cognitives pour les patients souffrants de paralysies sévères. Une solution pour restaurer ces fonctions neuronales consiste à implanter des réseaux de microélectrodes de haute densité pour stimuler ou enregistrer les neurones. Cependant malgré de nombreuses avancées technologiques dans ce domaine, une problématique majeure réside dans la réalisation d’enregistrements stables sur le long terme du tissu neuronal.
Le premier enjeu concerne les matériaux composants les électrodes. Les métaux nobles couramment utilisés sont le platine et l’iridium pour la fabrication de macro ou micro électrodes pour des applications cliniques comme les implants cochléaires, la stimulation cérébrale profonde etc…. Suite au développement à l’essor des micro et nano technologies, il est possible de fabriquer des implants avec des dizaines voire des centaines de micro-électrodes de quelques dizaines de microns de diamètre. Avec la réduction de la taille des électrodes le bruit intrinsèque de ces systèmes augmente et rend l’enregistrement délicat. Cela limite également le seuil d’injection de charges (lors de stimulation) qui va induire des lésions dans le tissu neuronal suite à des réactions électrochimiques localisées aux interfaces électrodes/tissu. Dans ce contexte le premier objectif du projet NeuroMeddle sera d’étudier des nouveaux matériaux à base de PEDOT/PSS pour améliorer la stabilité et les performances des électrodes.

Le second enjeu concerne la réalisation d’enregistrements/stimulations stables dans le temps avec une perte progressive de la connexion électrodes/tissus. Aujourd’hui, les systèmes tels que les matrices UTAH ne peuvent s’adapter au mouvement du cerveau et la plasticité mécanique du tissu. Pour cette raison de nombreuses équipes de recherche dans le monde cherchent à développer des matrices souples dont la géométrie s’adapte aux propriétés mécaniques du cerveau, tout en restant compatible avec des enregistrements intra corticaux profonds. Le second objectif du projet NeuroMeddle sera de développer des implants à base de matrice de microélectrodes ultra flexibles qui s’intègre parfaitement dans les tissus de manière intime et stable. Afin de faire pénétrer ces matrices ultra flexibles il est nécessaire de rigidifier temporairement l’ensemble. Pour ce faire nous proposons d’utiliser des matériaux d’encapsulation bio dégradables tels que : PEG, PLA, Chitosan et Fibroïne de soie. Une attention toute particulière sera portée à l’intégration de Fibroïne de soie dans la conception de ces électrodes souples dans la mesure où ce matériau est déjà très bien maitrisé par l’un des partenaires du projet.
Ces électrodes innovantes à base PEDOT/PSS et/ou matériau biodégradable seront testées In-Vivo en premier lieu chez le petit animal puis chez le mini-porc, qui est un modèle animal plus proche du cerveau Humain en particulier pour étudier ces aspects de stabilité. Ainsi nous utiliserons un nouveau paradigme de vocalisation pour l’enregistrement cortical chez le mini-porc éveillé.