Un dispositif biohybride crée un nouvel implant neural amélioré

Les chercheurs du l'Université de Cambridge au Royaume-Uni ont développé un nouveau type d'implant neural à base de cellules souches pluripotentes greffées dans des réseaux d'électrodes flexibles. Le dispositif, qui améliore considérablement l'interface tissu-électronique, pourrait être utilisé pour entraîner des membres neuroprothétiques avancés à un degré jamais vu en clinique et améliorer la fonction des membres paralysés en contournant les blessures du système nerveux.

La création d'implants neuronaux fonctionnels est difficile car le tissu cicatriciel a tendance à se former autour des électrodes au fil du temps, dégradant la connexion entre l'implant et le nerf.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs, codirigés par Damien Barone, a combiné deux thérapies avancées : la médecine régénérative, dans laquelle des cellules sont introduites dans le corps pour réparer les tissus natifs ; et la bioélectronique, où des dispositifs sont implantés pour s'interfacer avec les tissus et les contrôler. En incluant une couche de cellules (du muscle squelettique) reprogrammées à partir de cellules souches pluripotentes induites (cellules qui peuvent être différenciées en n'importe quel type de cellule) entre les électrodes et le tissu, ils ont découvert que le nerf sur lequel l'interface était implantée était capable de croître dans et se connecter biologiquement avec l'interface.

"Cette stratégie nous a permis d'obtenir une qualité et une quantité beaucoup plus élevées de connexions avec les nerfs et d'éviter le tissu cicatriciel", explique Barone. "Ces connexions peuvent à leur tour être utilisées pour entraîner un muscle qui est déconnecté du cerveau en raison d'une blessure, ou d'une prothèse, rétablissant ainsi la mobilité."

Une toute nouvelle façon d'interagir avec le système nerveux

C'est la première fois que des cellules souches pluripotentes induites sont utilisées dans un organisme vivant de cette manière, et le concept ouvre la porte à une toute nouvelle façon d'interagir avec le système nerveux, ajoute Barone.

Pour créer leur dispositif biohybride, les chercheurs de Cambridge ont commencé par fabriquer un réseau d'électrodes à couche mince et par le décontaminer. Ensuite, ils ont ensemencé des cellules souches pluripotentes induites sur le dispositif et ont induit ces cellules à se transformer en cellules musculaires.

"Notre appareil est très flexible et biocompatible et possède des capacités d'enregistrement et de stimulation haute résolution", a déclaré Barone. Monde de la physique. "Les cellules souches que nous avons utilisées dans ce projet ont l'avantage particulier de devenir le type de cellule requis en seulement huit à dix jours avec une densité très élevée."

L'équipe a testé son appareil en l'implantant dans les avant-bras paralysés de rats. Les cellules musculaires se sont intégrées aux nerfs dans les membres des rats et bien que le mouvement n'ait pas été restauré, l'appareil a pu détecter les signaux du cerveau qui contrôlent le mouvement, ce qui est une avancée importante. Les cellules ont survécu pendant toute la durée de l'expérience (28 jours), qui est la plus longue période de temps jamais atteinte pour un tel essai.

Interfaces cerveau-ordinateur : adapter la neurotechnologie pour améliorer la vie des patients

Outre sa facilité d'intégration dans les tissus et sa stabilité à long terme, le dispositif pourrait être implanté par chirurgie en trou de serrure compte tenu de sa petite taille. Cela contraste avec d'autres technologies d'interfaçage neuronal qui sont complexes et beaucoup plus vastes.

Les chercheurs, qui rapportent leurs travaux Science Advances, prévoient maintenant de connecter l'interface biohybride à des prothèses ou à des membres paralysés pour améliorer la mobilité dans des modèles animaux et éventuellement chez l'homme. «Nous espérons également explorer le concept d'interfaces biohybrides dans d'autres domaines de besoins cliniques avec différentes conceptions électroniques et différents types de cellules», déclare Barone.

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• La source: https://physicsworld.com/a/biohybrid-device-creates-new-and-improved-neural-implant/