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5 Déc, 2018

Le premier appareil de stimulation électrique ouvre une nouvelle voie dans le cerveau

Le premier appareil de stimulation électrique ouvre une nouvelle voie dans le cerveau

La chirurgie à cerveau ouvert est à peu près aussi dangereuse que cela puisse paraître, mais pour les personnes souffrant de maladies comme la maladie de Parkinson et l’épilepsie, elle peut constituer le seul moyen de soulager leurs symptômes. Malheureusement, cela implique de percer un trou dans le crâne et de stimuler le cerveau avec des courants électriques, ce qui entraîne un risque d’effets secondaires graves. Heureusement, les scientifiques ont ouvert une nouvelle porte vers le cerveau en développant le Stentrode, un dispositif novateur prometteur capable de délivrer les courants dans des zones ciblées par le biais d’une petite incision de la taille d’un trou de serrure dans le cou.

La stimulation électrique cérébrale profonde, ou DBS en anglais (Deep Electrical Stimulation), est un domaine de recherche scientifique extrêmement prometteur qui pourrait avoir de nombreuses implications. En appliquant des électrodes dans des zones du cerveau pour exciter des neurones spécifiques, les chercheurs ont réalisé des avancées très prometteuses: ralentir l’apparition de la maladie d’Alzheimer, aider les personnes paralysées à retrouver leurs sensations, améliorer l’humeur des personnes souffrant de dépression sévère.

Mais le processus est extrêmement invasif, obligeant les scientifiques à enlever un morceau du crâne pour insérer des fils afin d’acheminer les courants électriques vers différentes régions du cerveau. Les scientifiques ont fait un pas en avant avec des techniques moins invasives qui appliquent des courants via le cuir chevelu, mais un nouveau dispositif de la taille d’une allumette développé à l’Université de Melbourne est capable d’entrer par un vaisseau sanguin, ouvrant une nouvelle voie et une multitude de nouvelles possibilités.

« Supprimer le besoin d’une chirurgie à cerveau ouvert est un avantage énorme pour les patients », explique le Dr Nicholas Opie, ingénieur en biomécanique ayant travaillé au développement du dispositif Stentrode. « Cela réduira considérablement leur risque d’infection et le nombre de jours qu’ils doivent passer à l’hôpital car notre technique est une procédure de jour. En outre, nous ne touchons pas directement le cerveau car le Stentrode est contenu et protégé dans un vaisseau sanguin, de sorte que le rejet des électrodes qui aurait été signalé face à des dispositifs de pénétration ne s’est pas produit. « 

Nicolas Opie et son équipe travaillent sur cette technologie en remplacement de la chirurgie à cerveau ouvert depuis 2012. Le produit fini consiste en un microfil et un microcathéter pouvant être insérés via un petit trou dans le cou et guidés dans le vaisseau sanguin par radiographie jusqu’à ce qu’il soit en place sur le cortex moteur du cerveau. Différentes électrodes le long du Stentrode peuvent ensuite être activées sans fil pour stimuler les neurones dans différentes régions du cerveau correspondant à différentes conditions. Comme Nicolas Opie l’a dit, de nombreux facteurs devaient être pris en compte lors de la finalisation de la conception.

« Le principal défi consistait à mettre au point un dispositif pouvant être acheminé au moyen d’un petit cathéter, d’environ 1 mm, qui serait ensuite étendu à la taille du vaisseau lors de son déploiement », a-t-il déclaré. « Le dispositif devait également être conçu de manière à ce que les électrodes soient aussi grandes que possible, puissent stimuler des zones corticales indépendantes et focalisées, et qu’elles ne limitent pas le flux sanguin. Nous sommes ravis d’avoir pu y parvenir. »

Les chercheurs ont testé le dispositif dans une veine passant sur le cortex moteur chez le mouton, en observant ses performances par rapport aux réseaux d’électrodes placées sur le cuir chevelu, ainsi que les électrodes en forme d’aiguilles utilisées dans la stimulation cérébrale profonde en cours. De manière prometteuse, ils ont pu montrer qu’il pouvait activer des régions cérébrales correspondant à certains mouvements musculaires isolés, par exemple une jambe ou une lèvre. Mais stimuler le cerveau n’est qu’une partie de l’image.

Le dispositif Stentrode a également la capacité de surveiller les signaux électriques provenant du cerveau, créant ainsi un dispositif de communication bidirectionnel qui pourrait permettre à des dispositifs prothétiques avancés qui peuvent non seulement toucher, mais « ressentir ». Par exemple, cela pourrait un jour aider un patient paralysé à utiliser une prothèse de main pour ramasser un objet et à utiliser les commentaires pour ajuster sa prise afin qu’elle ne le saisisse pas trop fort ou trop doucement.

« À notre connaissance, nous sommes la seule équipe au monde à avoir démontré la capacité d’enregistrer ou de stimuler le cerveau à partir d’un vaisseau sanguin en utilisant un dispositif adapté à une implantation chronique », déclare Nicolas Opie. « En ayant cette capacité, nous pourrions potentiellement traiter un grand nombre d’affections neurologiques, y compris la paralysie en enregistrant l’intention motrice et en convertissant ces signaux cérébraux en contrôle de l’ordinateur, du fauteuil roulant ou de l’exosquelette, la maladie de Parkinson en fournissant une stimulation pour supprimer les tremblements, l’épilepsie en enregistrant à partir de le cerveau et à l’écoute du moment où une crise est sur le point de se produire et à la stimuler, ainsi qu’à la dépression, au PTST et au TOC. Les possibilités futures semblent infinies. « 

Nicolas Opie a déclaré que son équipe avait effectué une « vaste série » d’essais précliniques pour s’assurer que le dispositif était sans danger pour une utilisation chez l’homme. Elle mènera ses premiers essais cliniques au début de 2019, la paralysie étant l’une de ses applications les plus prometteuses.

https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/stimulating-the-brain-without-major-surgery

https://www.nature.com/articles/nbt.3428