Des scientifiques suédois sont parvenus à développer des électrodes dans des tissus vivants, en l'occurrence dans le cerveau, le cœur et la nageoire caudale de poissons-zèbres. Cette découverte exceptionnelle ouvre la voie vers l'intégration de circuits électroniques biocompatibles à l'intérieur du corps pour comprendre et soigner notamment les maladies nerveuses.
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On le sait, les électrodes implantées dans le cerveau peuvent déjà atténuer certains symptômessymptômes neurologiques, et ils ouvrent la voie à des traitements prometteurs pour la maladie de Parkinson ou AlzheimerAlzheimer. Seul obstacle : la liaison entre le circuit électronique et les tissus biologiques. La bioélectronique classique s'appuie sur une conception fixe et statique qui complique son intégration aux systèmes de signaux biologiques vivants. En clair, l'électronique et les tissus vivants ne sont pas compatibles !
Pour remédier à cette incompatibilité, des scientifiques des universités de Linköping, Lund et Göteborg ont mis au point une méthode permettant de créer de manière dynamique des matériaux conducteurs souples sans substratsubstrat dans l'environnement biologique. Grâce à cette méthode, il est possible de créer des matériaux mous, sans substrat et électroniquement conducteurs dans les tissus vivants. Pour cela, ils ont injecté un gelgel composé d'enzymesenzymes utilisés comme « moléculesmolécules d'assemblage » pour faire pousser des électrodesélectrodes dans les tissus biologiques, en l'occurrence de poissonspoissons-zèbres et de sangsues médicinales, mais aussi dans des échantillons d'aliments (bœuf, porc, poulet et tofutofu).
Un cocktail qui déclenche le processus électrique
Plus précisément, ce gel comprend une oxydaseoxydase pour générer du peroxyde d'hydrogèneperoxyde d'hydrogène in situ, une peroxydase pour catalyser la polymérisationpolymérisation oxydative, un monomèremonomère conjugué hydrosoluble, un polyélectrolyte avec des contre-ionsions pour la réticulationréticulation covalente et un tensioactiftensioactif pour la stabilisation. Avec ce cocktail, les auteurs ont pu induire la polymérisation et la gélification subséquente dans différents environnements tissulaires.
Prometteurs, voire révolutionnaires, leurs résultats pourraient conduire à la formation de circuits électroniques entièrement intégrés dans des organismes vivants. « Le contact avec les substances du corps modifie la structure du gel et le rend électriquement conducteur, ce qu'il n'est pas avant l'injection. En fonction du tissu, nous pouvons également ajuster la composition du gel pour déclencher le processus électrique, explique Xenofon Strakosas, chercheur au LOE et à l'université de Lund.
Les substances chimiques endogènesendogènes produites par l'organisme suffisent à provoquer le développement des électrodes, et contrairement aux autres expériences du même genre, il n'est pas nécessaire de procéder à des modifications génétiquesgénétiques ou d'utiliser des signaux externes comme la lumièrelumière ou l'énergieénergie électrique. Ces mêmes scientifiques ont également démontré que cette méthode pouvait cibler le matériaumatériau conducteur électronique sur des sous-structures biologiques spécifiques, créant ainsi des interfaces de stimulationstimulation nerveuse appropriées.
Aucun effet secondaire
Pour leur expérience, les chercheurs ont ainsi réussi à former des électrodes dans le cerveaucerveau, le cœur et la nageoire caudale de poissons-zèbres, ainsi qu'autour du tissu nerveux de sangsues médicinales. Ce qui signifie, qu'à terme, il pourrait être possible de créer des circuits électroniques entièrement intégrés à l'intérieur des organismes biologiques.
Mieux encore, la formation d'électrodes à l'intérieur des tissus n'a eu aucun effet sur les animaux, pas plus que le gel qui a été injecté. « En apportant des modifications intelligentes à la chimiechimie, nous avons pu mettre au point des électrodes acceptées par le tissu cérébral et le système immunitairesystème immunitaire. Le poisson-zèbre est un excellent modèle pour étudier les électrodes organiques dans le cerveau », conclut le professeur Roger Olsson de la faculté de médecine de l'université de Lund.
