Développement d’électrodes implantables multidimensionnelles pour la détection électrochimique de biomarqueurs des troubles du cerveau – 3-DBrain

Les neuro-prothèses offrent des perspectives prometteuses pour la réhabilitation des fonctions motrices ou des fonctions cognitives pour les patients souffrants de paralysies sévères ou de maladies neurodégénératives. Une solution pour restaurer ces fonctions neuronales consiste à implanter des réseaux de microélectrodes de haute densité pour stimuler ou enregistrer l’activité cérébrale. 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. L’insertion des électrodes rigides dans le cerveau induit une forte réaction inflammatoire dans le système nerveux central (SNC) comme le fait tout corps étranger implanté dans un organisme. Cette réaction vient altérer avec le temps la stabilité mécanique et électrique des électrodes implantées. Lors d’une insertion, la présence des électrodes rigides est d’abord détectée par l’organisme, à l’aide de récepteurs reconnaissants. Les cellules immunitaires ainsi activées libèrent des médiateurs de l’inflammation tels que l’histamine, des cytokines pro-inflammatoires et d'autres composés actifs dans le milieu extracellulaire. Les effets combinés à cette activation vont permettre le recrutement de cellules circulantes et la prolifération des cellules gliales autours de l’électrode, compromettant ainsi la stabilité des signaux enregistrés sur une période allant de plusieurs semaines à plusieurs mois. Les propriétés mécaniques et dimensionnelles inadaptées de ces électrodes par rapport à celles du tissu neuronal limitent aujourd’hui leur durabilité, ce qui compromet fortement le traitement des dysfonctionnements du système nerveux central et des troubles neurologiques tels l’épilepsie, maladie de Parkinson, dépression ou la douleur chronique. L’objectif principal du projet 3DBrain est d'améliorer la stabilité des implants et diminuer les inflammations associées grâce à un dispositif neuronal plus adapté. Dans ce projet, nous proposons de développer un électrodes multidimensionnelles (2D et 3D) poreuses, qui minimisent leurs empreintes dans le cerveau et en réponse seront capable de détecter des molécules spécifiques indicatrices de l’inflammation. Un tel dispositif serait une révolution conceptuelle dans le domaine des neurosciences en fournissant pour la première fois la possibilité développer des implants durables, en combinant la détection de troubles cérébraux.