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Neuropuce : des neurones implantés dans une puce de silicium

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L'écart entre l'homme et la machine vient encore de se réduire. En effet, des chercheurs européens sont parvenus à développer une « neuropuce », où coexistent transistors, condensateurs, et neurones de mammifères.

Neurone de rat implanté dans un réseau linéaire de transistors (Crédits : Max Planck Institute for Biochemistry; NACHIP; P.Fromherz )

Une neuropuce européenne

La conception de neuropuces, symbioses entre l'électronique et le vivant, pourrait permettre à terme de créer des prothèses neuronales traitant les troubles neurologiques, et de développer des ordinateurs « organiques » manipulant des données à l'aide de réseaux neuronaux.

Si ce concept de neuropuce semble tout droit sorti des romans de science-fiction, il n'en devient pas moins réel. En effet, une équipe de chercheurs européens, dont fait partie Stefano Vassanelli (Université de Padua, en Italie), est parvenue à concevoir une puce d'un millimètre carré, faisant interagir des composants électroniques et neuronaux. Pour ce faire, ils ont intégré plus de 16 000 transistors, ainsi que des centaines de condensateurs, dans une puce de silicium. Ensuite, ils y ont implanté des neurones de mammifères (par exemple de rat), qu'ils ont fixés à l'aide de protéines spécifiques dénichées dans le cerveau.

De l'importance des protéines

Le rôle des protéines dépasse largement celui de liant : elles permettent aux composants électroniques et organiques de la neuropuce de communiquer : « Elles sont le lien entre le réseau ionique des neurones et les semi-conducteurs, et permettent au signal électrique neuronal de circuler dans la puce », souligne Stefano Vassanelli.

Dans cette neuropuce, comment interagissent l'électronique et le vivant ? Les signaux électriques des neurones sont enregistrés via les transistors, tandis que les condensateurs stimulent les neurones.

Réseau de neurones d'escargots implantés dans une puce de silicium (Crédits : Max Planck Institute for Biochemistry; NACHIP; P.Fromherz)

De vastes perspectives

Le champ d'application des neuropuces est si large qu'on ne parle pas de perspective, mais d'horizon. A court terme, elles devraient permettre aux industries pharmaceutiques de tester l'effet des drogues sur les neurones et, par extension, sur le cerveau. Sur le long terme, elles pourraient intervenir avantageusement dans le traitement des maladies neurologiques, ou servir à la confection d'ordinateurs organiques.

Les chercheurs rencontrent encore des difficultés, car les neurones implantés dans les puces sont trop rapidement endommagés. Cependant, cette découverte témoigne d'une grande avancée dans les interactions homme-machine.

Il apparaît donc que, dans un avenir plus ou moins lointain, l'électronique pourra pallier aux problèmes neurologiques humains. L'électronique, bientôt le meilleur ami de l'homme ?

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