Des neurones artificiels répareront peut-être des cellules et circuits abîmés

Des neurones électroniques en silicone imitent les cellules du cerveau et pourraient être utilisés pour traiter l’autisme.

Par Tara Santora / 17 Janvier 2020

Traduction par Sarah de "Artificial neurons may repair damaged cells and circuits"

Neurones synthétiques : des puces en silicone imitant les cellules du cerveau pourraient être utilisées pour traiter l’autisme. © Spectrum News Neurones synthétiques : des puces en silicone imitant les cellules du cerveau pourraient être utilisées pour traiter l’autisme. © Spectrum News
Des neurones électroniques en silicone imitent les cellules du cerveau et pourraient être utilisés pour traiter l’autisme. (1)

Les chercheurs prévoient d’utiliser cette technologie conjointement à l’apprentissage machine pour recycler des neurones abîmés ou atypiques et réparer la fonction des cerveaux de personnes atteintes d’Alzheimer, d’autisme ou d’autres troubles.

Une autre équipe a essayé de fabriquer des neurones artificiels en 2015, à partir d’un composé chimique organique conducteur, mais cette version simplifiait trop la signalisation cérébrale et sa taille était trop conséquente pour l’implanter dans un cerveau humain. (2)

Cette nouvelle version, qu’on a fabriquée avec la forme d’une petite puce en silicone, représente le quart de la taille d’un timbre postal et son fonctionnement ressemble beaucoup à celui d’un neurone vivant.

 © Spectrum News © Spectrum News

Les développeurs de cette puce ont conçu un modèle mathématique pour calculer le moment et la durée d’activation d’un neurone, en fonction de sa réaction à des signaux d’entrée électriques. Ils ont testé ce modèle par rapport à l’activité enregistrée dans les neurones du tronc cérébral d’un rat, et ont constaté qu’il prédisait de quelle façon les cellules allaient réagir avec 94 à 97% de précision.

Les neurones situés dans des zones différentes du cerveau réagissent aux signaux de différentes manières. Grâce à l’analyse des réactions d’une cellule aux stimuli électriques, le modèle détermine le nombre et le type de canaux ioniques qu’un neurone contient. (Les canaux ioniques sont des voies qui permettent aux particules chargées d’entrer et de sortir des cellules et de contrôler l’activation des neurones.) Les chercheurs ont recréé les canaux ioniques sur des puces en silicone pour reproduire différentes cellules. Ils ont présenté ces puces en décembre dans Nature Communications.

Jusqu’à maintenant, les chercheurs ont créé des neurones électroniques qui imitaient les neurones de l’hippocampe et les neurones respiratoires du rat. Mais ils ont déclaré que la technologie peut simuler un grand nombre de neurones des mammifères impliqués dans une gamme de troubles.

La puce en silicone fonctionne à un billion de la quantité d’énergie requise dans les dispositifs antérieurs. Cela augure positivement d’un usage clinique possible, du fait qu’une puce implantée n’aurait pas besoin qu’on remplace la batterie.

Les chercheurs utilisent actuellement ce dispositif pour moduler les rythmes de la respiration et d’un pacemaker chez des rats et des moutons vivants. Ils développent également des « synapses » à base de silicone pour relier physiquement de multiples puces. Ainsi, ils espèrent parvenir à réparer les fonctions de neurones endommagés ou atypiques.

Références :

  1. Abu-Hassan K. et al. Commun. 10, 5309 (2019) PubMed
  2. Simon D.T. et al. Bioelectron. 71, 359-364 (2015) PubMed

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