Les implants cérébraux mous… une sucrée de bonne idée!

Une étude examine la possibilité d’utiliser du sucre pour fabriquer et introduire dans le cerveau des implants mous, de la consistance du pouding, qui réduisent les risques de réaction à un corps étranger

Les implants cérébraux servent à traiter des dysfonctionnements neurologiques, et leur application à l’amélioration des fonctions cognitives constitue un secteur de recherche prometteur. Des implants peuvent être utilisés pour surveiller l’activité cérébrale ou stimuler des régions du cerveau au moyen d’impulsions électriques. Par exemple, chez les personnes atteintes, les implants cérébraux peuvent déterminer où, dans le cerveau, surviennent les crises épileptiques. Au fil du temps cependant, les implants déclenchent une réaction de l’organisme à un corps étranger, sous forme d’inflammation et de formation de tissus cicatriciels, qui mine leur efficacité.

Ce problème vient du fait que les implants conventionnels sont bien plus rigides que les tissus du cerveau, qui ont plus ou moins la consistance du pouding. La tension créée par le frottement constant de l’implant sur les tissus signale à l’organisme de considérer l’implant comme un corps étranger. Cette interaction entre l’implant et le cerveau est semblable à celle d’un couteau traversant le pouding. Un implant de la consistance du tissu cérébral serait idéal, mais son manque de rigidité rendrait difficile son introduction dans le cerveau. C’est pourquoi ce genre d’implant n’avait jamais été fabriqué auparavant.

Une équipe de chercheurs du Neuro (Institut-hôpital neurologique de Montréal) et du Département de génie biomédical de l’Université McGill ont trouvé une solution qui repose sur l’utilisation de silicone et de sucre.

Au moyen de polymère de silicone, dont les applications médicales sont bien connues, les scientifiques ont réussi à fabriquer l’implant cérébral le plus mou jamais créé de l’épaisseur d’un fil à coudre fin (~0.2 mm de diamètre), de la consistance de pouding mou – aussi mou que le cerveau lui-même. Ils ont ensuite pu l’implanter dans le cerveau en faisant appel à un petit tour tiré des livres de recettes de cuisine

Ils ont utilisé des techniques de cuisine tel que faire fondre le sucre, la caramélisation, ainsi que le moulage, à la fois pour fabriquer l’implant ainsi que pour l’encapsuler dans une aiguille de sucre durci.

Quand elle fut Introduite chirurgicalement dans le cerveau d’un rat sous anesthésie, l’aiguille de sucre a permis d’acheminer l’implant à l’endroit cible, et s’est dissoute en quelques secondes, libérant ainsi le délicat implant. Trois et neuf semaines après l’implantation, les chercheurs ont examiné le tissu cervical et observé une densité neuronale accrue, ainsi qu’une réaction au corps étranger inférieure comparativement aux implants conventionnels.

Des recherches additionnelles devront être menées pour mettre au point des implants mous à activité électrique et démontrer l’efficacité et l’innocuité chez les humains de cette technique. Des implant mous permettrons peut-être un jour de débloquer tout le potentiel des implants cérébraux pour le traitement des maladies et dysfonctionnements neurologiques.

« Les implants qui ont été fabriqués sont si doux que le corps ne les considère pas comme une menace importante, ce qui leur permet d’interagir avec le cerveau sans autant d’interférence », explique Edward Zhang, le premier auteur de l’étude. « L’avenir de la technologie des implants cérébraux m’enchante, et je crois que nos travaux ouvrent la voie à une nouvelle génération d’implants mous qui pourraient accroître la viabilité de ce mode de traitement. »

« En réduisant la réponse inflammatoire du cerveau, nos implants novateurs et très mous s’avèrent très bons pour le cerveau et le fonctionnement à long terme des implants », poursuit Tim Kennedy, chercheur au Neuro et coauteur principal de l’étude. « L’aiguille miniature en sucre conçu par Edward Zhang est une solution exquise au problème d’introduction d’implants mous dans des tissus cérébraux tout aussi mous. »

« La recherche en génie biomédicale est l’art de rendre l’impossible possible », conclut David Juncker, professeur de génie biomédical à l’Université McGill et coauteur principal de l’étude. « Ici, nous avons tenté de créer un implant aussi mou que le cerveau et de l’implanter dans le cerveau, ce qui n’est pas une tâche facile. Nous sommes ravis des résultats obtenus et des possibilités que cela offre sur le plan de la fabrication d’implants bien tolérés à long terme. »

Cette étude a été publiée dans la revue Advanced Materials Technologies. Elle a obtenu un soutien financier du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, des Instituts de recherche en santé du Canada et de Cerveau en santé, gage d’une vie en santé.

Le Neuro

L'Institut-hôpital neurologique de Montréal – le Neuro – est un chef de file mondial dans les domaines de la recherche sur le cerveau et des soins avancés. Depuis sa création en 1934 par le D^r Wilder Penfield, une sommité en neurochirurgie, il est devenu le plus grand établissement de recherche et de soins cliniques au Canada, et l’un des plus grands sur la scène internationale. Conjuguant recherche, soins aux patients et formation des grands esprits de demain, le Neuro est particulièrement bien placé pour améliorer la connaissance et le traitement des affections du système nerveux. En 2016, il est devenu le premier établissement au monde à adopter sans réserve le concept de science ouverte en créant l’Institut de science ouverte Tanenbaum. Établissement de recherche et d’enseignement de l’Université McGill, l’Institut neurologique de Montréal s’inscrit dans la mission neuroscientifique du Centre universitaire de santé McGill. Pour en savoir plus, consultez le https://www.mcgill.ca/neuro/fr.