Dispositif acoustique pour le traitement de la dépression – DEPAC

Notre approche est basée sur l'hypothèse que l'application répétée de la stimulation transcrânienne par ultrasons (rTUS) pourrait réduire les comportements dépressifs chez les animaux. Par conséquent, nous proposons dans ce projet d'optimiser et de valider la preuve de concept de l'approche rTUS pour la dépression majeure en utilisant différents modèles animaux de dépression. Plus précisément, nous proposons les tâches suivantes:
• Développement et évaluation d'un applicateur ultrasonore pour la stimulation cérébrale d'animaux éveillés.
• Optimisation et validation du protocole rTUS dans de 2 modèles animaux différents de dépression.
• Étude des mécanismes sous-jacents de la rTUS dans la dépression.

Dans cette première partie du projet, nous avons mis au point les paramètres ultrasonores permettant d'obtenir une stimulation cérébrale optimale chez la souris. Ainsi, nous avons pu définir la fréquence ultrasonore et la pression acoustique pour obtenir une activation cérébrale de régions cibles.
Aussi, et avec le partenaire industriel, 2 prototype de sondes ultrasonores matricielles ont pu être développés. Ces sondes permettront de stimuler des régions cérébrales variées (profondeur, localisation).

Les sondes développées sont en cours de caractérisation. Les résultats permettront de choisir la meilleure des configurations correspondant à l’application avant la phase de miniaturisation du dispositif pour les essais pré-cliniques des tâches suivantes.

Les travaux réalisés dans le cadre du WP1 ont été sélectionnés pour une présentation orale lor du congrès internationale IEEE IUS en Sept 2020 à Las Vegas.

De nombreuses pathologies neuropsychiatriques (e.g., dépression majeure, autisme) et neurodégénératives (e.g., maladie de Parkinson) se caractérisent par des altérations structurelles et fonctionnelles du cerveau. Certaines altérations cérébrales sont associées à une résistance élevée aux médicaments (e.g., dépression) où 50% des patients ne présentent pas d’amélioration après traitement : ils sont non répondeurs ou résistants. De plus, ces pathologies ne disposent pas toutes de traitements efficaces et sûrs. Dans ce contexte, des approches de neurostimulation utilisant des champs électriques (Stimulation cérébrale profonde) ou magnétiques (Stimulation magnétique transcrânienne) ont été développées. Si des études pilotes ont montré des résultats très prometteurs, ces deux méthodes de neurostimulation présentent d'importantes limitations. En effet, la stimulation cérébrale profonde est une méthode invasive qui nécessite l'implantation intracérébrale d'électrodes limitant ainsi son application chez l'homme. La stimulation magnétique ne permet pas, quant à elle, la stimulation de zones cérébrales profondes car limitée aux zones superficielles comme le cortex.
De récentes études réalisées au sein de l’unité de recherche Inserm Tours ont mis en évidence que l'application transcrânienne d'ultrasons sur le cerveau pouvait induire des modifications de l'activité électrique cérébrale chez le petit animal de façon non invasive. En effet, un prototype permettant la stimulation ultrasonore transcrânienne chez la souris anesthésiée a été mis au point. Des séquences ultrasonores spécifiques ont été générées par un transducteur mono élément et ont permis l'application des ondes sur différentes régions cérébrales. L’application ultrasonore aigue du cortex moteur a induit une activation neuronale se traduisant par la contraction de muscles squelettiques localisés dans diverses parties du corps du rongeur (e.g., queue, pattes, moustaches). Plus intéressant encore, l’application répétée de ces stimulations sur le cortex préfrontal médial de la souris a permis de contrecarrer les comportementaux anxieux déclenchés par un stress chronique. Bien que les stimulations soient peu focalisées et non optimisées, ces résultats préliminaires sont très encourageants et permettent d'envisager de nouvelles perspectives thérapeutiques de maladies psychiatriques ou neurodégénératives.
Ce projet qui rassemble deux partenaires publiques et un industriel vise à optimiser et valider la preuve de concept de l'approche de neurostimulation par ultrasons dans différents modèles animaux de dépression. Plus précisément, les objectifs du projet DEPAC sont les suivants : (i) développement et évaluation d’une sonde et d’un dispositif ultrasonores pour la stimulation cérébrale chez des animaux éveillés ; (ii) optimisation et validation des effets thérapeutiques du protocole de neurostimulation répété en utilisant différents modèles animaux de dépression et enfin (iii) l’exploration des mécanismes sous-jacents par lesquels la neurostimulation ultrasonore répétée induit une rémission dans le modèle animal de dépression.