STIMULATION CÉRÉBRALE PROFONDE : A distance, c’est possible !

Des particules magnétiques injectables et activables à distance

Le développement de ces nanoparticules participe aux avancées de la stimulation cérébrale profonde, une procédure clinique courante qui utilise des électrodes implantées dans les régions cérébrales ciblées pour traiter les symptômes de troubles neurologiques et psychiatriques tels que la maladie de Parkinson et le trouble obsessionnel-compulsif (TOC). Si la stimulation cérébrale profonde est aujourd’hui reconnue comme une technique efficace, la difficulté chirurgicale et les éventuelles complications cliniques limitent le nombre de ses applications.

Ces nouveaux nanodisques constituent une nouvelle option beaucoup moins invasive, qui répond à un véritable besoin clinique. Même si ces dernières années, d’autres méthodes de stimulation cérébrale sans implant ont été développées. Cependant, ces approches se sont souvent avérées limitées par leur capacité à cibler des régions profondes. Plusieurs équipes se sont donc mises à travailler sur ces nanomatériaux magnétiques pour transformer des signaux magnétiques à distance en stimulation cérébrale. Cependant, ces méthodes magnétiques existantes ou émergentes reposent sur des modifications génétiques et ne peuvent pas encore être utilisées chez l’Homme.

L’hypothèse d’un nanomatériau magnétoélectrique capable de convertir efficacement la magnétisation en potentiel électrique ouvre aujourd’hui la voie à la stimulation magnétique cérébrale à distance.

La création d’un matériau magnétoélectrique à l’échelle nanométrique ayant cependant constitué un formidable défi.

Ainsi, la structure des nouveaux nanodisques se compose d’un noyau magnétique à 2 couches et d’une coque. Le noyau magnétique est magnétostrictif, ce qui signifie qu’il change de forme lorsqu’il est magnétisé. Cette déformation induit ensuite une contrainte dans la coque qui produit une polarisation électrique variable. Grâce à la combinaison de ces 2 effets, ces particules composites peuvent délivrer des impulsions électriques aux neurones lorsqu’elles sont exposées à des champs magnétiques.

De premières preuves de concept :

• l’équipe a d’abord ajouté ses nanodisques à des neurones en culture (in vitro), ce qui leur a permis d’activer ces cellules à la demande avec de courtes impulsions de champ magnétique. Cette stimulation n’a nécessité aucune modification génétique.
• ensuite, l’injection (in vivo) de petites gouttelettes de solution de nanodisques magnétoélectriques dans des régions spécifiques du cerveau de souris révèle que la seule exposition à un électroaimant à proximité déclenche bien la libération par les particules d’une petite décharge électrique dans cette zone du cerveau ;

• la stimulation peut tout à fait être activée et désactivée à distance par la commutation de l’électroaimant ;

• enfin, les nanodisques magnétoélectriques peuvent stimuler une région cérébrale profonde, l’aire tegmentale ventrale, une zone associée à la récompense, ou encore le noyau sous-thalamique, associée au contrôle moteur -une région dans laquelle sont implantées les électrodes pour gérer la maladie de Parkinson.
• En d’autres termes, ces nanodisques injectables ont la capacité de déclencher une activité neuronale comparable à celle des électrodes implantées conventionnelles délivrant une légère stimulation électrique.

Bien que ces nanodisques puissent déjà être utilisés en recherche fondamentale et sur des modèles animaux, il reste un long chemin avant leur utilisation clinique chez l’Homme.