NEUROSCIENCES: Des LED miniaturisées pour éclairer l'intérieur du cerveau – Science

De minuscules diodes injectables LED (Light Emitting Diode), de la taille d’un neurone, viennent d’être mises au point par ces chercheurs de l’Université de l’Illinois et de Washington… pour éclairer « les mystères du cerveau ». Leur lumière est capable de déclencher certains neurones très ciblés, donnant un aperçu de la structure, de l’activation, des fonctions et circuits complexes du cerveau. Ces développements viennent d’être présentés dans l’édition du 12 avril de la revue science.

Ces chercheurs de l’Université de l’Illinois et de l’Université Washington à St. Louis soutenus par les National Institutes of Health et le Département américain de l’Energie, ont mis au point ces LED ultra-minces, flexibles et optoélectroniques, de la taille des neurones qui vont permettre aux neuroscientifiques d’avancer grâce à cette nouvelle technique d’optogénétique (optique + génétique) d’avancer dans la compréhension du cerveau humain.

Stimuler des voies neurales ciblées dans le cerveau : Cette technologie permet ainsi d’intégrer les composants semi-conducteurs directement dans le cerveau. Ici, la première application, dans le domaine de la neuroscience, utilise la lumière pour stimuler des voies neurales ciblées dans le cerveau. Des neurones sont préalablement programmés génétiquement pour répondre à la lumière, permettant aux chercheurs d’étudier les fonctions cérébrales précises et ciblées, ce qui serait impossible avec une stimulation électrique, qui va affecter les neurones sur une vaste zone, ou impossible avec des médicaments, qui saturent l’ensemble du cerveau. Ces LED miniaturisées mais puissantes sont injectées dans le cerveau via l’extrémité d’un mince ruban en matière plastique souple (Visuel de gauche) - plus mince qu’un cheveu humain et plus étroit que le chas de l’aiguille qui peut insérer profondément le dispositif dans le cerveau, sans ou presque sans lésion tissulaire. Un des grands problèmes avec l’implantation dans le cerveau est évidemment les dommages possibles mais le dispositif est ici conçu pour minimiser cet obstacle.

Induire des comportements complexes : Ces premières expériences sur des souris démontrent la capacité de la techno à induire des comportements complexes sans récompense ou à soulager l’anxiété. Ici, les systèmes développés par ces chercheurs permettent aux animaux de se déplacer librement et d’interagir de manière naturelle, mais en même temps, permettent un contrôle précis de « l’envoi » de lumière au fin fond du cerveau.Ce qui pose un certain nombre de questions éthiques aussi… Néanmoins, ces premières expériences apportent déjà un accès à des connaissances fondamentales sur la structure et le fonctionnement du cerveau qui pourraient avoir des implications primordiales pour le traitement des maladies d’Alzheimer, de Parkinson, des troubles de la dépression, d’anxiété et autres troubles neurologiques.

L’étendue des options du dispositif développé suggère qu’il pourrait être utilisé pour plusieurs types de recherches en neurosciences ou même sur d’autres organes. Bref, une technologie de pointe, à l’échelle cellulaire et injectable avec de très larges implications.

Source: Science 12 April 2013DOI:10.1126/science.1232437Injectable, Cellular-Scale Optoelectronics with Applications for Wireless Optogenetics(Visuel: LED ultra-miniaturisés LED@ Photo courtesy John A. Rogers (U of I))