Pendant des décennies, le traitement de troubles cérébraux graves a souvent nécessité de faire un compromis difficile. Les symptômes pourraient être soulagés, mais généralement au prix d’une chirurgie invasive et d’électrodes implantées qui restent dans le corps à vie.

« Avoir des fils dans votre corps n’est pas idéal », a déclaré la neuroscientifique Mavi Sanchez-Vives, responsable du groupe de neurosciences systémiques à l’institut de recherche IDIBAPS de Barcelone, en Espagne. « Pourtant, pour de nombreux patients, cela a été la seule option. »

Ce paradigme commence peut-être maintenant à changer. Sanchez-Vives dirige une initiative de recherche financée par l’UE sur trois ans, appelée META-BRAIN, qui se déroulera jusqu’en décembre 2026. L’équipe explore de nouvelles façons d’interagir avec le cerveau en combinant la nanotechnologie, les ultrasons et la surveillance avancée du cerveau.

Réunissant des scientifiques et des cliniciens d’institutions de recherche de premier plan à travers l’Europe, notamment l’Autriche, Chypre, l’Italie, l’Espagne et la Suisse, l’équipe META-BRAIN développe des moyens sans fil et mini-invasifs pour restaurer l’activité cérébrale. Ils utilisent la nanotechnologie pour interagir à distance avec les neurones – sans implants permanents ni chirurgie cérébrale ouverte.

Un fardeau neurologique croissant

Les troubles neurologiques constituent l’un des plus grands défis de santé de notre époque et le première cause de maladie et d’invalidité dans le monde. Rien qu’en Europe, 165 millions de personnes souffrent des effets de troubles cérébraux tels que la maladie de Parkinson, les accidents vasculaires cérébraux, l’épilepsie, la dépression, l’anxiété et les traumatismes crâniens.

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Nous avons besoin d’approches à la fois non invasives et capables de cibler n’importe quelle partie du cerveau.

« Ces troubles sont basés sur des pathologies neuronales et sont souvent associés à des altérations des rythmes cérébraux et des schémas d’activité », a expliqué Sanchez-Vives.

Les traitements disponibles restent limités. Les thérapies médicamenteuses ne fonctionnent pas pour tous les patients et peuvent provoquer des effets secondaires importants. Les approches chirurgicales, telles que la stimulation cérébrale profonde, nécessitent l’implantation d’électrodes profondément dans le cerveau pour bloquer ou réguler les signaux erronés.

« Certains patients vivent avec ces implants pendant des décennies », a déclaré Sanchez-Vives. « Mais ils comportent des risques et des complications. Nous avons besoin de meilleures options. »

Interaction sans fil avec le cerveau

Pour répondre à ce besoin, l’équipe de recherche META-BRAIN explore des moyens mini-invasifs pour contrôler l’activité neuronale à distance et avec précision.

« L’objectif principal est d’étudier de nouvelles formes d’interaction sans fil avec le cerveau », a-t-elle déclaré. « Nous voulons parvenir à un contrôle de haute précision en utilisant la nanotechnologie comme interface. »

Bien que des méthodes non invasives de stimulation cérébrale existent déjà, elles présentent des limites importantes. Certains n’ont pas la capacité de cibler avec précision des régions spécifiques du cerveau, tandis que d’autres ne peuvent pas atteindre des structures plus profondes.

« C’est pourquoi nous avons besoin d’approches à la fois non invasives et capables de cibler n’importe quelle partie du cerveau », a déclaré Sanchez-Vives.

Pour ce faire, les chercheurs explorent deux idées différentes mais complémentaires. On utilise des ondes ultrasonores soigneusement focalisées pour stimuler le cerveau depuis l’extérieur du corps. L’autre repose sur des nanoparticules qui peuvent être guidées et activées à l’aide de champs magnétiques, appelées nanoparticules magnétoélectriques.

De minuscules particules agissant comme des électrodes sans fil

Les nanoparticules magnétoélectriques sont apparues comme une voie particulièrement prometteuse, a déclaré Marta Parazzini, directrice de recherche à l’Institut d’électronique, d’ingénierie de l’information et des télécommunications du Conseil national italien de la recherche (CNR) à Milan.

En termes simples, les nanoparticules magnétoélectriques – plusieurs fois plus petites que la largeur d’un cheveu humain – convertissent les signaux magnétiques en signaux électriques, le même type de signaux utilisés par les neurones pour communiquer. Lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique externe, ils génèrent un champ électrique local, agissant effectivement comme des électrodes sans fil.

« Ils peuvent être injectés sans chirurgie et contrôlés à distance grâce à des champs magnétiques », a déclaré Parazzini. « Comme ils sont si petits, leur application peut être extrêmement précise. »

Des expériences en laboratoire ont déjà montré que ces nanoparticules peuvent être activées de manière contrôlée à l’aide de champs magnétiques externes. Surtout, ils sont capables à la fois de stimuler et d’inhiber l’activité neuronale.

« Cela nous offre de nombreuses possibilités thérapeutiques », a déclaré Parazzini. « Cela nous permet d’affiner la stimulation cérébrale plutôt que de simplement allumer ou éteindre les neurones. »

Traiter le cerveau sans chirurgie

À long terme, les chercheurs envisagent des applications qui pourraient changer fondamentalement la manière dont les lésions et troubles neurologiques sont traités.

Par exemple, après un accident grave, un patient souffrant d’un traumatisme crânien pourrait être amené à l’hôpital et subir une imagerie cérébrale détaillée. Sur la base de cette analyse, les cliniciens pourraient injecter des nanoparticules magnétoélectriques directement dans les régions affectées, en quantités adaptées à chaque patient.

« Ces décisions pourraient être guidées par des modèles informatiques personnalisés du cerveau », a déclaré Parazzini.

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Cette méthode serait beaucoup plus sûre, plus rapide et moins intrusive.

Une fois en place, les nanoparticules pourraient être activées de manière externe, par exemple à l’aide d’un dispositif semblable à un casque, pour restaurer des modèles d’activité sains et ramener les tissus endommagés vers une fonction physiologique normale.

« L’idée est d’intervenir immédiatement, sans ouvrir le crâne ni implanter de matériel », a déclaré Parazzini.

« Nous pourrions traiter la blessure immédiatement et peut-être même éviter une intervention chirurgicale. Cette méthode serait beaucoup plus sûre, plus rapide et moins intrusive. C’est le rêve. »

Du laboratoire aux applications qui changent la vie

Jusqu’à présent, l’équipe META-BRAIN a mené des expériences approfondies sur les tissus cérébraux et s’oriente désormais vers des études in vivo chez les rongeurs. Les essais sur l’homme n’auront pas lieu dans le cadre du projet, bien que les chercheurs prévoient d’effectuer des simulations informatiques en utilisant un fantôme de cerveau humain, un modèle 3D très détaillé du cerveau.

En cas de succès, cette technologie pourrait éventuellement conduire à des traitements plus efficaces pour un large éventail de troubles neurologiques et neuropsychiatriques. Les patients atteints de la maladie de Parkinson pourraient retrouver des mouvements plus fluides, les patients épileptiques pourraient mieux contrôler leurs crises et les personnes souffrant de troubles psychiatriques complexes pourraient bénéficier de thérapies plus ciblées.

Au-delà du traitement, la technologie peut également aider à restaurer ou à compenser la perte des sens. Dans les cas où les voies sensorielles sont endommagées, les interfaces magnétoélectriques pourraient un jour aider à remplacer ou à contourner les connexions rompues, offrant ainsi de nouvelles options pour certaines formes de cécité ou autres pertes sensorielles.

Territoire inexploré

Malgré ces promesses, les chercheurs tiennent à souligner que les travaux en sont encore à leurs débuts.

« Il faudra un long processus avant que cette technologie parvienne aux patients », a déclaré Sanchez-Vives. « Nous devons d’abord bien comprendre comment ces particules se comportent dans le cerveau et comment les contrôler de manière sûre et efficace. »

Pourtant, le potentiel est indéniable.

« Il est fascinant de voir que de si petites particules peuvent avoir un impact aussi important sur les neurones », a-t-elle déclaré. « Nous explorons un territoire complètement nouveau, mais qui pourrait à terme transformer la façon dont nous traitons les troubles cérébraux. »

La recherche présentée dans cet article a été financée par le Conseil européen de l’innovation (EIC). Les opinions des personnes interrogées ne reflètent pas nécessairement celles de la Commission européenne. Si vous avez aimé cet article, pensez à le partager sur les réseaux sociaux.