Ne pas être qu'un "patient" ...

Le premier neurone artificiel

Article paru dans LE PARKINSONIEN INDÉPENDANT n°67

Une équipe de cher­cheurs suédois a conçu un micro appa­reil repro­dui­sant parfai­te­ment la fonc­tion des neurones biolo­giques. Ce système apporte un espoir notam­ment dans la mala­die de Parkin­son.

Biomi­mé­tique : disci­pline scien­ti­fique qui vise à s’inspirer du vivant pour tirer parti des solu­tions et inven­tions produites par la nature.

Neurone : cellule de base du système nerveux, elle reçoit, analyse et trans­met des infor­ma­tions sous forme de signaux élec­triques (influx nerveux).

Neuro­trans­met­teur (ou neuro­mé­dia­teur) : molé­cule chimique synthé­ti­sée et libé­rée par un neurone qui assure la trans­mis­sion des messages d’un neurone à l’autre. Il en existe de plusieurs sortes : dopa­mine, gluta­mate Gaba…

En 2025, le patient atteint de la mala­die de Parkin­son est installé au bloc opéra­toire. Par une petite inci­sion dans le crâne, le neuro­chi­rur­gien lui implante un tout nouveau dispo­si­tif, une sorte de bouquet d’aiguilles micro­sco­piques en plas­tique qu’il va ficher, sous micro­scope, dans une zone du cerveau. Puis il insère, à quelques centi­mètres, un autre bouquet, fait de micro tubes. Appe­lés neurones biomi­mé­tiques, ces micro­dis­po­si­tifs sont en fait des neurones arti­fi­ciels, qui repro­duisent parfai­te­ment la fonc­tion des cellules nerveuses biolo­giques. De quoi pallier les manques du cerveau malade en lui distri­buant, lorsqu’il en a besoin, les substances qui lui font défaut.

Sorti du bloc opéra­toire, le patient se réveille quelques instants plus tard sans aucun des symp­tômes de sa mala­die, en parti­cu­lier les trem­ble­ments. Une révo­lu­tion. !!! Cette scène d’anticipation pour­rait deve­nir réalité dans les dix ans à venir. C’est ce à quoi travaille une équipe de l’institut Karo­linska en Suède et qui décerne chaque année les prix Nobel de physio­lo­gie et de méde­cine.

Déli­vrer des molé­cules au cerveau de façon contrô­lée :
Avec un premier succès d’envergure : la mise au point en juin 2015 du premier proto­type de neurone biomi­mé­tique. Pour en savoir plus allons au Swedish Médi­cal Nanos­cience Center près de Stock­holm. Le labo­ra­toire affiche sa profes­sion de foi sur la porte d’entrée : « notre objec­tif : répondre aux besoins médi­caux qui néces­sitent une nouvelle tech­no­lo­gie ». Tout est dit. Trou­ver des appli­ca­tions concrètes est ici la règle.

Deux jeunes cher­cheurs, Suzanne Lôffler et Benja­min Libber­ton, y travaillent avec la fonda­trice Agneta Richter-​Dahlfors. Fiers de leur réus­site « Il nous semblait crucial de parve­nir à trou­ver enfin un dispo­si­tif implan­table dans le cerveau qui puisse déli­vrer des molé­cules de façon non pas conti­nue mais contrô­lée selon les besoins pour­suit Suzanne Lôffler. Cette commu­ni­ca­tion est chimio-​électrochimique.» Pour comprendre, rappe­lons que le cerveau grâce à ses cent milliards de neurones qui ne cessent de commu­ni­quer entre eux. Autre­ment dit, pour trans­mettre une infor­ma­tion, un neurone émet un neuro­mé­dia­teur (molé­cule chimique), le neurone voisin capte cette molé­cule, ce qui déclenche une impul­sion élec­trique le long de sa termi­nai­son nerveuse, l’axone. Il retrans­met l’information en émet­tant à son tour un neuro­trans­met­teur .et ainsi de suite « C’est ce procédé que nous avons repro­duit !»

Tout le génie du système tient en une pompe à ions :
Comment ? Les cher­cheurs présentent leur « neurone » posé sur une table de bureau. Rien de bien spec­ta­cu­laire puisqu’on découvre alors deux dispo­si­tifs reliés par un fil élec­trique. Et pour­tant ! Il s’agit là d’un concen­tré inédit de tech­no­lo­gies. A l’une des extré­mi­tés se situe un biocap­teur : « Une pointe métal­lique, entou­rée d’enzymes, ces enzymes détectent la présence de neuro­mé­dia­teurs, ce qui entraîne une réac­tion chimique qui abou­tit à un signal élec­trique. Celui-​ci parcourt le fil jusqu’à l’autre extré­mité où se trouve une pompe à ions et c’est bien cette pompe qui consti­tue l’originalité du système. La pompe à ions reçoit l’influx élec­trique et largue des neurotransmetteurs-​glutamate, acétyl­cho­line ou Gaba- en réponse.»

Une opéra­tion rendue possible par l’étrange plas­tique dont elle est consti­tuée. Celui-​ci est en effet conduc­teur (il laisse passer le courant élec­trique). Agneta Richter-​Dahlfors a eu l’idée de s’en servir voici plus de dix ans avec Magnus Berg­gren, prix Nobel de chimie en l’an 2000. Tous les deux ont uni leurs efforts pour créer un implant en plas­tique qui puisse trans­mettre un signal élec­trique vers un réser­voir qui largue­rait des molé­cules de manière contrô­lée en fonc­tion de l’influx élec­trique reçu.

La minia­tu­ri­sa­tion n’est pas une diffi­culté en soi :
Aujourd’hui la démons­tra­tion de faisa­bi­lité est faite ! Il reste à minia­tu­ri­ser le dispo­si­tif pour déve­lop­per des appli­ca­tions viables. Ce système appor­te­rait alors un véri­table espoir notam­ment dans le trai­te­ment de la mala­die de Parkin­son, dont la cause est la dégé­né­res­cence des neurones dopa­mi­ner­giques de la substance noire. Pour l’heure, certains patients résis­tants au trai­te­ment sont soignés par l’implantation dans le cerveau d’électrodes qui, reliées à une batte­rie, envoient des impul­sions élec­triques pour trai­ter certaines zones respon­sables des symp­tômes (trem­ble­ments). Avec le neurone mimé­tique, il s’agirait de « rempla­cer les neurones manquants en envoyant des neuro­mé­dia­teurs là et quand il le faut.»

« Le neurone biomé­trique est une inven­tion promet­teuse » recon­naît le docteur Benaz­zouz, direc­teur de recherche Inserm à l’institut des mala­dies neuro­vé­gé­ta­tives (CNRS-​université de Bordeaux) spécia­liste des stimu­la­tions céré­brales profondes dans la mala­die de Parkin­son. Lui-​même se prend à rêver du futur dispo­si­tif idéal : « les neurones biomi­mé­tiques pour­raient juste­ment être implan­tés dans la substance noire, où l’on constate une perte de cellules nerveuses capables de synthé­ti­ser de la dopa­mine, ces neurones, en commu­ni­quant entre eux, pour­raient libé­rer de la dopa­mine dans une autre struc­ture (le stria­tum) située à quelques centi­mètres de là. Il est impor­tant que la libé­ra­tion de la dopa­mine se fasse de façon adap­tée, comme c’est le cas où elle n’est jamais libé­rée en perma­nence ; elle est sous le contrôle des diffé­rents neuro­trans­met­teurs, en fonc­tion des tâches exécu­tées par l’organisme »

« Nous voulons faire connaître notre système à la commu­nauté scien­ti­fique inter­na­tio­nale afin que d’autres cher­cheurs s’en emparent et le façonnent à leurs mains » s’exclame Suzanne Lôffler. « Bref ! nous atten­dons leurs idées »

« Nous aime­rions main­te­nant minia­tu­ri­ser cet outil pour pouvoir l’implanter dans le corps humain » signale Agneta Richter-​Dalfors profes­seure de micro­bio­lo­gie cellu­laire direc­trice du SWEDISH MEDICAL NANOSCIENCE CENTER.

Article rédigé par Eléna Sender, envoyée spéciale à Stock­holm pour le maga­zine Sciences et Avenir
Lu par Nicole Lecou­vey

2 Commentaires Cliquer ici pour laisser un commentaire

  1. Bravo ! cette décou­verte est vrai­ment sédui­sante par sa simpli­cité « d’utilisation » souhai­tons que plusieurs cher­cheur s’intéressent de près et trouvent les moyens finan­cier pour une réali­sa­tion à grande échelle et son appli­ca­tion très prochaine de mise sur le marché je pense a une dizaine d’années.

    Commentaire par prevost — 21 janvier 2017 #

  2. je serai inté­ressé person­nel­le­ment par cette pompe à lons,
    merci de me tenir au courant de l’évolution de la
    minia­tu­ri­sa­tion du procédé et aux possi­bi­li­tés d’Y avoir recours .
    avec toute ma recon­nais­sance aux cher­cheurs ;

    J.CHEVALIER

    Commentaire par CHEVALIER — 20 janvier 2017 #

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