Stimulation auto-adaptative et sujet-spécifique du nerf vague – AdaptVNS

La stimulation du nerf vague (VNS) est un traitement clinique approuvé pour l'épilepsie médicalement réfractaire et la dépression. Plus récemment, elle a été proposée comme approche thérapeutique prometteuse pour d'autres pathologies, telles que l'insuffisance cardiaque, les arythmies cardiaques et les maladies auto-immunes. Cependant, pour toutes ces applications, établies ou potentielles, l’une des principales difficultés rencontrées est la définition d’une thérapie efficace tout en minimisant les effets secondaires. La définition d’une VNS optimale est un problème particulièrement complexe, car chaque stimulation est constituée de plusieurs impulsions biphasiques, caractérisées par plusieurs paramètres et délivrée par différentes configurations d’électrodes. De plus, les effets physiologiques de la VNS sont méconnus et complexes à étudier, car ils impliquent de nombreux organes et fonctions, ayant des effets qui peuvent changer avec le temps, en raison du remodelage neuronal ou organique.

Cette complexité explique pourquoi la technologie VNS actuelle est appliquée en utilisant des paramètres fixes, obtenus à partir d'un titrage manuel limité et non optimal. Bien que certaines méthodes de VNS en boucle fermée aient été récemment proposées, elles restent simples, limitées à la modulation d'un seul paramètre et sans une définition claire des variables de contrôle. En outre, les technologies actuelles d’électrodes fournissent une faible résolution spatiale pour la stimulation et un faible rapport signal / bruit pour l'enregistrement neuronal, limitant également le développement d’une VNS avancée. L’hypothèse principale de ce projet est qu’une optimisation dynamique des paramètres VNS peut conduire à une meilleure réponse à cette thérapie.

L’objectif principal d’AdaptVNS est donc de proposer de nouvelles méthodes de traitement des données s’appuyant sur de nouvelles technologies d'électrodes, permettant une telle optimisation de la VNS en boucle fermée et spécifique au sujet. Bien que les méthodes et les technologies proposées dans ce projet soient génériques, un second objectif est d'explorer, par expérimentation in-silico, in-situ et in-vivo, l'utilité du système proposé sur la prévention de la mort subite et inattendue chez les patients épileptiques (SUDEP). Ce second objectif implique 1) la détection précoce des événements de SUDEP et 2) l’application d’une VNS aigue et auto-adaptative, visant à bloquer la propagation des efférences vagales, afin d’éviter la bradycardie et l’arrêt respiratoire.

Ce projet est organisé en 6 tâches. La T1 concernera la gestion du projet. Deux tâches seront focalisées sur les développements méthodologiques : la T2 pour le traitement des données, les méthodes de modélisation et de contrôle et la T3, axée sur les nouvelles technologies d’électrodes. Un prototype de système de neurostimulation intégrant ces technologies sera développé dans la T4. Enfin, les T5 et T6 aborderont les expérimentations animales in-situ et in-vivo, requises dans ce projet.
AdaptVNS est un projet ambitieux, que nous considérons cependant faisable, sur la base des progrès récents du consortium et sur la propriété intellectuelle déjà disponible (5 brevets). Bien que ce projet présente certains risques, il présente aussi un fort potentiel sociétal et industriel. Le produit final sera un prototype de neuromodulation, intégrant des méthodes avancées en boucle fermée s’appuyant sur des électrodes organiques. A notre connaissance, il n'existe pas de système équivalent aujourd'hui. En outre, de nouvelles façons de prévenir la SUDEP seront étudiées. Ces résultats peuvent ouvrir de nouvelles voies pour appliquer la VNS de manière optimale sur les applications cliniques courantes, pour fournir de nouvelles fonctions thérapeutiques, mais aussi pour alimenter la recherche sur les nouvelles thérapies de VNS, qui ne sont pas toujours efficaces lorsqu'elles sont délivrées avec des technologies classiques (i.e. insuffisance cardiaque).