Le Wyss Center de Genève a débuté une collaboration avec l'université Brown (Providence, Rhode Island, Etats-Unis) sur un programme de l'agence américaine Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dont l'objectif est de développer un réseau d'interfaces neuronales implantables haute résolution pour de nouveaux traitements médicaux.
Dans le cadre de ce programme, un réseau implantable de nouvelle génération composé de milliers de neuro-capteurs et stimulateurs miniatures sera développé afin d'acquérir une meilleure compréhension du cerveau et de proposer des traitements de restauration sensorielle.
L'équipe internationale, constituée d'ingénieurs, de neuroscientifiques et de médecins impliqués dans le projet, tente de créer un «intranet cortical» comptant des dizaines de milliers de micro-dispositifs sans fil, qui ont tous à peu près la taille d'un grain de sel, pouvant être implantés en toute sécurité sur ou dans le cortex cérébral, la couche externe du cerveau.
Les implants, appelés «neurograins», fonctionneront de façon indépendante et interagiront avec le cerveau au niveau d'un seul neurone. L'activité des dispositifs sera coordonnée au moyen d'une technologie sans fil, via un système de communication central se présentant sous la forme d'un mince patch électronique apposé sur la peau ou implanté sous la peau.
Le système sera conçu de telle sorte qu'il disposera à la fois de capacités de «lecture» et d'«écriture». Il sera capable d'enregistrer l'activité neuronale, aidant ainsi les scientifiques à mieux comprendre la manière dont le cerveau traite les stimuli du monde extérieur. Il pourra également stimuler l'activité neuronale via de minuscules impulsions électriques, une fonction que les chercheurs espèrent pouvoir un jour utiliser dans la recherche clinique humaine visant à restaurer la perte de fonction cérébrale suite à une blessure ou une maladie.
Le Professeur John Donoghue, directeur du Wyss Center de Genève a déclaré: «Ces grains intelligents connectés représenteront un moyen totalement nouveau d'interagir avec le système nerveux. Ils pourraient servir de base pour de futurs traitements des déficits sensoriels. Ils pourraient également permettre une surveillance simultanée en temps réel de paramètres physiologiques, tels que la pression et la température, dans différentes zones de l'organisme.»
Le rôle du Wyss Center dans ce projet est de développer de nouveaux matériaux d'encapsulation implantables et résistants à la corrosion qui seront bien acceptés par l'organisme et, à plus long terme, d'apporter un soutien pour les procédures réglementaires et les premières études cliniques réalisées chez l'être humain avec le nouveau système.
Claude Clément, Chief Technology Officer au Wyss Center de Genève a affirmé: «La micro-fabrication et les défis électroniques qu'implique ce projet innovant oblige la neuro-ingénierie à se surpasser. D'une longueur inférieure à 1 mm, les neurograins proposés nécessitent une miniaturisation supérieure à celle retrouvée dans n'importe quel dispositif existant aujourd'hui. Nous nous attelons également aux problématiques de biostabilité, les neurograins devant disposer d'une résistance exceptionnelle aux fuites et à la corrosion pour une utilisation à vie réussie.»
L'équipe de recherche inclura également des chercheurs de l'université Brown, de l'Institut de micro-électronique et composants (IMEC, Belgique), de l'hôpital général du Massachusetts, de l'université de Stanford, de l'université de Californie à Berkeley, de l'Université de Californie à San Diego et de l'entreprise de télécommunications mobiles Qualcomm. Le financement, qui sera échelonné sur une période de 4 ans, provient du nouveau programme de la DARPA intitulé Neural Engineering System Design (NESD), dont l'objectif est de développer de nouveaux dispositifs «offrant une haute résolution du signal et un taux de transfert de données élevé entre le cerveau et les composants électroniques».
«Ce que nous développons en fait, c'est un micro-réseau sans fil dans le cerveau, nous permettant de communiquer directement avec les neurones à une échelle jusqu'alors impossible», a déclaré Arto Nurmikko, L. Herbert Ballou University Professor of Engineering à l'université Brown et investigateur principal du projet. «La compréhension du cerveau qu'un tel système nous permettra d'acquérir aboutira, espérons-le, à de nouvelles stratégies thérapeutiques impliquant la stimulation neuronale du cerveau, que nous pourrons mettre en uvre grâce à cette nouvelle neuro-technologie.»
Un tel concept d'implants neuronaux multifonctionnels, à même d'assurer une surveillance in vivo à long terme du cerveau et de l'organisme, recèle un potentiel totalement révolutionnaire pour l'industrie des dispositifs médicaux.
###
A propos du Wyss Center for Bio and Neuroengineering
Le Wyss Center fournit les ressources, les infrastructures et les compétences nécessaires afin d'accélérer le développement de la recherche créative en neurosciences vers des solutions cliniques au bénéfice de l'être humain.
Situé au Campus Biotech de Genève, en Suisse, le Wyss Center offre des financements axés sur les concours pour des projets de recherche innovants relevant de la neurotechnologie et susceptibles d'avoir un impact considérable.
Le centre offre un accès à des infrastructures modernes de neurosciences et d'ingénierie, ainsi qu'aux ressources cliniques, réglementaires et commerciales nécessaires pour guider des projets à haut risque et rendement élevé dans leur parcours complexe depuis la recherche jusqu'au produit.
L'équipe interdisciplinaire unique du Wyss Center, incluant chercheurs, ingénieurs, experts réglementaires, spécialistes du développement des entreprises et cliniciens, contribue à développer des produits qui préviendront, diagnostiqueront ou traiteront les troubles du système nerveux ou conduiront à une technologie utile susceptible d'améliorer la vie.
Le centre soutient les projets hautement innovants en neurotechnologie des quatre coins du monde, pour autant qu'ils cadrent avec la mission de base, à savoir accélérer le développement de la neurotechnologie au bénéfice de l'être humain, et tirent pleinement parti des ressources et des capacités du centre.
L'un des principaux objectifs est de garantir que les neurotechnologies innovantes progressent jusqu'à ce qu'elles soient suffisamment matures pour attirer des partenariats avec des entreprises, des financements d'entreprise ou d'autres mécanismes nécessaires pour les rendre largement accessibles à la société.
Créé grâce à un don généreux de l'entrepreneur et philanthrope suisse Hansjörg Wyss, le Wyss Center est l'un des partenaires au sein du nouveau pôle progressif de neurosciences du Campus Biotech, qui inclut la faculté de neurosciences et d'ingénierie de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), l'Université de Genève (UNIGE), les Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG) et le Human Brain Project de l'Union Européenne. http://wysscenter.ch/