La maladie de Parkinson pourrait un jour être traitée par une injection de nanodisques magnétiques

Bien que les électrodes implantées dans le cerveau contribuent à minimiser les effets de la maladie de Parkinson et d'autres troubles neurologiques, leur implantation et leur activation peuvent s'avérer un processus délicat. C'est pourquoi les scientifiques développent actuellement une alternative, sous la forme de minuscules disques magnétiques injectables.

Les électrodes implantées sont utilisées dans un type de thérapie appelé stimulation cérébrale profonde (SCP). Comme son nom l'indique, ce traitement consiste à délivrer des signaux électriques à des parties spécifiques du cerveau, stimulant de manière sélective les neurones de ces zones.

Il va sans dire qu'une intervention chirurgicale au niveau du cerveau est nécessaire pour placer les électrodes dans les régions ciblées du cerveau. De plus, les électrodes sont alimentées et contrôlées par un dispositif semblable à un stimulateur cardiaque implanté sous la peau de la poitrine. Des fils sous-cutanés relient ce dispositif à chacune des électrodes.

Bien qu’un certain nombre de méthodes DBS plus simples et moins invasives soient en cours d’élaboration, bon nombre d’entre elles se limitent à une utilisation sur la surface du cerveau, stimulent une zone trop générale ou ne fonctionnent que sur des tissus cérébraux déjà génétiquement modifiés.

C'est là qu'interviennent les minuscules « nanodisques magnétoélectriques » (MEND : magnetoelectric nanodiscs).

Développées par des scientifiques du MIT et de l'université Friedrich-Alexander d'Allemagne, ces particules hexagonales plates mesurent chacune seulement 250 nanomètres de large et sont constituées d'un noyau magnétostrictif à deux couches logé dans une coque piézoélectrique. Les matériaux magnétostrictifs changent de forme lorsqu'ils sont magnétisés, tandis que les matériaux piézoélectriques produisent un courant électrique lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique.

Lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique appliqué de l'extérieur, les noyaux réagissent en changeant de forme. Ce faisant, ils induisent une tension dans le matériau de la coque qui les entoure, ce qui entraîne la production d'électricité. Les restrictions physiques imposées par la forme plate sont la clé de cet effet – les particules magnétiques sphériques développées auparavant ne fonctionnaient pas aussi bien.

Une fois le champ magnétique désactivé, les MEND reviennent à leur état inerte précédent.

Les images au microscope montrent les différentes étapes du processus de production de MEND, le produit fini étant affiché en bas

L'idée est d'injecter des lots de dispositifs dans les régions profondes du cerveau où ils sont nécessaires, à travers de petits trous percés dans le crâne. Ils pourraient ensuite rester en place de manière permanente, activés périodiquement par un électroaimant externe.

Lors d'un test de cette technologie, des gouttelettes de MEND (dans une solution porteuse) ont été injectées dans la région du noyau sous-thalamique du cerveau de souris de laboratoire. Le noyau sous-thalamique est la région dans laquelle sont généralement implantées les électrodes de traitement de la maladie de Parkinson, car il est associé au contrôle moteur.

En activant ces disques à l'aide d'un électroaimant externe relativement faible, les scientifiques ont pu obtenir le même degré de contrôle moteur qu'avec des électrodes implantées délivrant une légère stimulation électrique. Les chercheurs travaillent maintenant à amplifier l'effet piézoélectrique, afin de produire un courant électrique plus fort et plus efficace.

Un article sur cette étude, dirigée par la professeure Polina Anikeeva du MIT et l'étudiante diplômée Ye Ji Kim, a récemment été publié dans la revue Nature Nanotechnology . L'année dernière, des scientifiques coréens ont également rapporté avoir réussi à injecter des particules activées par des ultrasons plutôt que par des champs magnétiques.

https://news.mit.edu/2024/tiny-magnetic-discs-offer-remote-brain-stimulation-without-transgenes-1011