Des scientifiques conçoivent un récepteur de douleur artificiel capable de détecter l'intensité de la douleur et de s'auto-guérir.
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Le corps est parsemé de minuscules capteurs appelés nocicepteurs (1), dont le rôle est de repérer les stimuli potentiellement nocifs et d'envoyer des signaux d'avertissement au cerveau et à la moelle épinière, contribuant ainsi à nous protéger des blessures ou des lésions tissulaires. Dans une étude récente, des scientifiques de l'Université normale du Nord-Est (Northeast Normal University), en Chine, ont conçu une voie nerveuse nociceptive artificielle de forme gélatineuse construite à l'aide d'un memristor, un minuscule composant électronique qui contrôle le flux de courant et conserve la mémoire de la quantité d'électricité qui l'a traversé.
Le phénomène de conductance quantifiée (QC) dans les memristors, où l'électricité circule dans un matériau par paliers discrets plutôt que de manière continue, a permis au récepteur de la douleur d'aller au-delà d'une simple activation ou désactivation en réponse à un stimulus. Il a ainsi présenté quatre niveaux distincts correspondant à l'échelle de la douleur humaine : absence de douleur, douleur légère, modérée et intense.
Le récepteur bio-inspiré a également montré des signes d'autoguérison en termes de réparation des dommages physiques et d'atténuation des signaux de douleur.
Les chercheurs espèrent qu'en imitant la façon dont la douleur est perçue, les systèmes nociceptifs artificiels pourront repousser les limites des neuroprothèses et de l'interaction homme-machine intuitive.
Leurs résultats sont publiés dans la revue Advanced Functional Materials .
Système nerveux bioélectronique hybride sensorimoteur pour le retour d'information sur la contraction musculaire. Crédit : Advanced Functional Materials, 2025. DOI : https://doi.org/10.1002/adfm.202528900
Gel qui détecte la douleur à différents niveaux
Les nocicepteurs artificiels font l'objet de recherches et de développements depuis longtemps. L'une des premières tentatives de création de capteurs de douleur artificiels a utilisé la technologie des semi-conducteurs traditionnelle. Cependant, les chercheurs ont constaté que son utilisation nécessitait des circuits extrêmement complexes et encombrants pour reproduire même les réponses douloureuses humaines les plus élémentaires.
- A noter qu'un neurocepteur est une terminaison nerveuse capable de transmettre les stimulations génératrices de douleur. (On distingue les nocicepteurs mécaniques, activés par la distorsion de la peau, et les nocicepteurs polymodaux, activés par des stimulations mécaniques ou chimiques ainsi que par la chaleur intense.)
L'avènement des memristors a rapidement détourné l'attention des scientifiques de l'utilisation des semi-conducteurs pour l'informatique bio-inspirée vers ces minuscules dispositifs électroniques à deux bornes seulement. En exploitant leur comportement de commutation spécifique, les chercheurs ont mis au point un capteur de douleur artificiel qui réagit plus fortement aux stimuli répétés, sans s'adapter au stimulus douloureux au fil du temps, contrairement aux capteurs de douleur biologiques.
Cependant, les nocicepteurs artificiels existants manquent souvent de la capacité à évaluer l'intensité de la douleur et à s'auto-guérir, deux éléments essentiels pour une perception et une récupération réalistes de la douleur.
Dans cette étude, les chercheurs ont obtenu une réponse de détection plus précise en utilisant deux types de films de gélatine : 10 % en poids pour les capteurs de pression et 1 % en poids pour les memristors. Ils ont ensuite connecté ces deux composants en série pour créer un nerf artificiel.
L'équipe a testé la capacité du système de détection de la douleur à distinguer les intensités en appliquant des forces mécaniques allant de 9 à 45 kPa. Ils ont détecté quatre états distincts, allant de l'absence de douleur à une douleur intense.
Les chercheurs ont pratiqué des entailles d'une largeur maximale de 50,7 µm dans les capteurs de gélatine et les ont chauffés à 60 °C pendant 20 minutes afin d'évaluer la capacité du matériau à se régénérer et à rétablir sa conductivité électrique. Les entailles ont disparu après le traitement thermique et les propriétés électriques sont revenues à leur état initial.
Le capteur de douleur artificiel était relié au nerf sciatique d'une souris anesthésiée. Lorsqu'on appuyait sur le capteur, celui-ci envoyait des signaux électriques qui provoquaient la contraction des muscles de la souris, imitant ainsi une réaction d'évitement naturelle.
Ces résultats suggèrent que de nouveaux matériaux gélatineux imitant les récepteurs de la douleur pourraient remodeler les interfaces homme-machine et contribuer au développement de technologies pour une réadaptation efficace des personnes après une blessure.
https://phys.org/news/2026-01-scientists-artificial-pain-receptor-intensity.html