Un nouveau dispositif implantable sans fil pour la maladie de Parkinson
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative progressive qui est actuellement incurable. Elle affecte tous les aspects de la vie quotidienne, en particulier par des symptômes moteurs débilitants tels que les tremblements et l’instabilité. Environ 1,2 million de personnes sont atteintes de la maladie de Parkinson rien qu’en UE, un chiffre qui devrait doubler d’ici 2030. «La maladie de Parkinson est causée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques qui innervent fortement les noyaux gris centraux (BG pour basal ganglia), un ensemble de régions du cerveau qui contrôlent les mouvements», explique Farshad Moradi, professeur au département de génie électrique et informatique de l’Université d’Aarhus. Dans le cadre du projet STARDUST financé par l’UE, l’équipe de Farshad Moradi a développé une nouvelle solution visant à restaurer la fonction motrice chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. STARDUST a développé un nouveau dispositif implantable, appelé Dust, qui permet l’administration de médicaments pour le traitement de la maladie de Parkinson dans un modèle murin. Le dispositif fait intervenir la lumière pour activer des protéines spécifiques dans le cerveau, un processus connu sous le nom d’optogénétique. «Nous proposons d’utiliser la neuromodulation optogénétique pour normaliser la fonction motrice du globus pallidus externalis (GPe), un noyau des noyaux gris centraux dont l’activité est altérée dans la maladie de Parkinson», explique Farshad Moradi. «Pour atteindre cette zone particulière du cerveau, nous avons conçu un dispositif entièrement implantable permettant de délivrer la longueur d’onde de lumière souhaitée en ciblant ces circuits neuronaux spécifiques», ajoute Farshad Moradi. «Ce dispositif permet de réaliser des expériences d’optogénétique sur un animal libre de ses mouvements, dont il enregistre les données, les communique sans fil pour ensuite lui administrer des médicaments localement.»
Essais sur des souris avec des protéines sensibles à la lumière
L’équipe a procédé à une série d’essais pour évaluer l’efficacité du dispositif à susciter une réponse locomotrice. Ils ont dans un premier temps implanté des dispositifs «factices» chez des souris expérimentales afin de trouver la meilleure façon de les installer avec un transducteur. Les souris ont ensuite reçu de la channelrhodopsine, une protéine qui répond à la lumière, dans leur cortex moteur, 8 à 10 semaines avant la transplantation des dispositifs prototypes. Ces dispositifs ont été activés pendant les essais, mais n’ont semblé provoquer aucune réponse comportementale chez les souris. Cela pourrait avoir diverses raisons, notamment une insuffisance de l’intensité lumineuse requise pour entraîner une activation neuronale in vivo, ou le fait que le transducteur et le dispositif se soient désalignés après l’implantation. « Malheureusement, l’intégration des composants a échoué et cela a considérablement affecté les études in vivo», précise-t-il.
Des résultats initiaux prometteurs
Le projet STARDUST a néanmoins livré plusieurs développements prometteurs. L’équipe a développé un ensemble d’outils d’optogénétique moléculaire pour une application excitatrice ou inhibitrice, et a optimisé les performances des channelrhodopsines dans le modèle de souris. «En photoactivant les neurones GPe, nous avons pu atténuer un large éventail de comportements moteurs anormaux rappelant les symptômes de la maladie de Parkinson chez les patients», explique Farshad Moradi. «Ces résultats soulignent l’importance des GPe dans la physiopathologie de la maladie.» Les chercheurs ont également mis au point un système d’administration de médicaments déclenché par la lumière, basé sur des polymères, qui s’active lorsqu’il est exposé à la lumière UV et se désactive sous l’effet de la lumière verte.
Développement futur du dispositif
Le projet étant à présent achevé, les scientifiques vont poursuivre les recherches sous différentes voies. «Une direction consiste à poursuivre le développement du dispositif par le biais d’appels tels que EIC Transition», précise Farshad Moradi. «Une autre consiste à poursuivre le travail sur la partie neuroscientifique de l’étude, afin d’atteindre différentes régions du cerveau. Cela nous aidera à répondre à des questions en neuroscience avec une technologie habilitante, en ciblant des régions inaccessibles par des dispositifs standard ou existants.»
Mots‑clés
STARDUST, souris, optogénétique, maladie de Parkinson, lumière, sensible, protéines
