Microcapteurs chimiques pour le monitorage du métabolisme cérébral chez le primate non-humain – PRIMASENSE

Le métabolisme énergétique cérébral sous-tend la capacité du cerveau à maintenir l’activité neuronale ou à réparer les lésions tissulaires. Il est important de pouvoir monitorer le métabolisme chez les patients sévèrement cérébrolésés qui ne répondent pas à l’examen clinique afin de détecter d’éventuelles complications. Or, il n’existe pas de méthode de monitorage du métabolisme satisfaisante. L’imagerie cérébrale n’offre que des mesures instantanées peu répétables, la microscopie de fluorescence est limitée à la surface du tissu et la microdialyse induit des lésons tissulaires. Les microcapteurs chimiques comme ceux utilisés pour le monitorage du glucose chez les diabétiques sont une alternative prometteuse. Ils sont utilisés chez le rongeur pour monitorer le cerveau, mais aucun développement chez l’homme n’a encore été tenté. Le but de ce projet est de développer des microcapteurs chimiques implantables à base de microélectrodes enzymatiques capables de monitorer les concentrations interstitielles d’oxygène, de glucose, lactate, glutamate et glutamine, dans le cerveau du primate non humain. Il s’agit d’une étape pré-clinique essentielle vers le passage de ces dispositifs en clinique humaine. Ces électrodes devront offrir une excellente résistance mécanique pour percer la dure-mère, ainsi qu’une excellente stabilité et sélectivité. Dans un premier temps, nous développerons des microélectrodes de moins de 100 µm de diamètre, constituées d’une fibre de carbone insérée dans un capillaire de verre ou des microélectrodes en carbone ou platine gravées sur un polymère flexibles couplé à un guide rigide pour l’implantation in vivo. Ces électrodes ont déjà été validées chez le rongeur pour la détection d’oxygène, et partiellement chez le primate anesthésié. Dans un deuxième temps, nous immobiliserons sur ces microélectrodes des enzymes oxydo-réductases avec des médiateurs électrochimiques garantissant une grande stabilité et sélectivité. Nous testerons notamment un polymère de bleu de Prusse électrodéposé sur l’électrode ainsi que quatre médiateurs chimiques : le bleu de méthylène, la thionine, le bleu de toluidine et la chloro-naphthoquinone. Enfin, ces dispositifs seront testés chez le primate, d’abord sous anesthésie terminale avant euthanasie programmée, puis chez l’animal vigil engagé dans une tâche attentionnelle. Ces nouveaux dispositifs rendront possible le monitorage seconde par seconde du métabolisme cérébral chez le primate et sa mise en corrélation avec des fonctions cognitives impossibles à étudier chez le rongeur. Nous comparerons nos nouveaux capteurs d’oxygène avec des dispositifs commerciaux (Sophysa) pour démontrer les avantages liés à leur petite taille pour obtenir des valeurs de pression tissulaire en oxygène plus fiables et proches de la réalité du cerveau. Ces résultats permettront des applications en clinique pour le monitorage du métabolisme chez les patients cérébrolésés après un traumatisme crânien ou une hémorragie méningée. Ils permettront aux cliniciens de mieux diagnostiquer les complications neurologiques chez ces patients, notamment l’ischémie secondaire, pour initier des soins plus rapidement, avec une meilleur efficacité thérapeutique.