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Des chercheurs de l’université de Bath, au Royaume-Uni, ont mis au point des neurones artificiels implantables capables d’imiter le fonctionnement de véritables neurones. Ayant prouvé leur efficacité chez le rat, ceux-ci pourraient un jour être utilisés pour traiter différentes maladies neurodégénératives chez l’humain.
Une véritable prouesse
Situés à la base du crâne, des neurones bien précis sont chargés de réguler certaines fonctions vitales (respiration, expiration, rythme cardiaque). Mais dans le cas d’une insuffisance cardiaque, ceux-ci perdent en efficacité à mesure que la maladie progresse. Une équipe de scientifiques est parvenue à mettre au point une puce implantable contenant 120 neurones artificiels reproduisant le comportement de véritables cellules nerveuses. Présentée dans la revue Nature Communications, cette technologie a notamment permis d’inverser le cours de l’insuffisance cardiaque chez l’animal.
Nos neurones communiquent en envoyant une impulsion électrique non linéaire au neurone voisin, et parvenir à comprendre et recréer artificiellement ce processus complexe a représenté un défi de taille pour le professeur Alain Nogaret et son équipe. Afin de créer des circuits électriques proches des canaux ioniques utilisés par les neurones pour communiquer, les chercheurs ont utilisé du silicium (réputé pour ses propriétés semi-conductrices) et sont parvenus à mettre au point des dispositifs capables de transmettre la bonne impulsion selon un seuil de potentiel électrique reçu identique à celui de véritables cellules nerveuses.
Ces neurones artificiels ne nécessitent qu’un milliardième de la puissance d’un microprocesseur pour fonctionner, ce qui rend ce type d’implant particulièrement adapté à un usage biomédical.
« Notre modèle est flexible, il permet de mimer n’importe quel type de neurone »
Si parvenir à créer une puce de silicium intégrant l’équivalent de 120 neurones se comportant de la même façon et mesurant la même taille que les neurones biologiques (une centaine de micromètres) représente déjà un véritable tour de force, le dispositif développé par les chercheurs présente également l’avantage d’être versatile. Dans le cadre de leurs travaux, les scientifiques sont en effet parvenus à copier les neurones régissant la respiration et le rythme cardiaque. « Notre modèle est flexible, il permet de mimer n’importe quel type de neurone », a précisé Alain Nogaret.
Chez une personne en bonne santé, ces neurones régissent les systèmes nerveux sympathique et parasympathique (qui régulent l’activité de plusieurs organes et fonctions) en envoyant alternativement des impulsions régulières. Mais lorsque l’individu souffre d’insuffisance cardiaque, ces derniers ne fonctionnent pas correctement et ne transmettent pas les bons signaux au muscle cardiaque, qui ne pompe de ce fait pas aussi fort qu’il le devrait. Implantée chez des rats sur le point de développer une insuffisance cardiaque, la puce développée par les chercheurs a permis d’inverser la progression de la maladie. Des essais sur l’humain sont actuellement envisagés.
Pour les chercheurs, la prochaine étape va consister à adapter ce modèle à des bio-circuits de neurones au fonctionnement plus complexe, afin de pouvoir un jour traiter les patients épileptiques ou touchés par la maladie d’Alzheimer.
Par Yann Contegat, le
Source: Sciences et Avenir
Étiquettes: artificiel, insuffisance cardiaque, neurone, implant-cerebral
Catégories: Technologie, Actualités