Publié le 2025-11-05 16:07:00. Des chercheurs du MIT ont mis au point une technologie révolutionnaire permettant de cibler des zones précises du cerveau sans intervention chirurgicale. Ces minuscules implants bioélectroniques, baptisés « circulatronique », promettent de transformer le traitement de maladies neurologiques dévastatrices.
- Une injection dans le bras suffirait pour introduire ces puces microscopiques dans le système sanguin.
- Capables de s’auto-implanter dans une région cérébrale spécifique, elles délivrent une stimulation électrique ciblée.
- La technologie, intégrée à des cellules vivantes, contourne le système immunitaire et la barrière hémato-encéphalique sans l’endommager.
Imaginez un avenir où les maladies cérébrales mortelles ou invalidantes pourraient être traitées par une simple injection, rendant obsolètes les risques et les coûts associés aux interventions chirurgicales complexes. C’est la perspective qu’ouvrent les travaux de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ils ont franchi une étape décisive en développant des bioélectroniques microscopiques sans fil, capables de voyager dans la circulation sanguine pour s’implanter de manière autonome dans une zone définie du cerveau et y délivrer un traitement.
L’étude, menée sur des souris, démontre que ces implants miniatures peuvent identifier et se diriger vers une région cérébrale spécifique sans assistance extérieure. Une fois en place, ils sont alimentés sans fil pour effectuer une neuromodulation, une stimulation électrique déjà reconnue pour son potentiel dans le traitement de tumeurs cérébrales, de la maladie d’Alzheimer ou de la sclérose en plaques. Un avantage majeur réside dans leur intégration à des cellules biologiques avant l’injection. Cette approche les protège de la réaction immunitaire de l’organisme et leur permet de traverser la barrière hémato-encéphalique, préservant ainsi l’intégrité de cette protection vitale du cerveau.
Nommée « circulatronique », cette technologie a été utilisée avec succès pour cibler l’inflammation cérébrale, un facteur clé dans la progression de nombreuses affections neurologiques. Les implants peuvent ainsi délivrer une neuromodulation localisée avec une précision de l’ordre du micromètre, même au plus profond du cerveau. Ces dispositifs biocompatibles ne nuisent pas aux neurones environnants, une caractéristique essentielle pour leur sécurité d’utilisation.
« Alors que les implants cérébraux nécessitent généralement des centaines de milliers de dollars en frais médicaux et en procédures chirurgicales risquées, la technologie circulatronique a le potentiel de rendre les implants cérébraux thérapeutiques accessibles à tous en éliminant le besoin de chirurgie », explique Deblina Sarkar, professeure associée au MIT Media Lab et au MIT Center for Neurobiological Engineering, et l’auteure principale de l’étude parue dans la revue Nature Biotechnology. Elle est accompagnée dans ses travaux par Shubham Yadav, étudiant diplômé du MIT, ainsi que par des collaborateurs du Wellesley College et de l’Université Harvard.
Des hybrides cellule-électronique
Fruit de plus de six années de recherche, la circulatronique repose sur des dispositifs électroniques d’une taille infime, environ un millième de la longueur d’un grain de riz. Ils sont construits à partir de couches de polymères semi-conducteurs organiques intercalées entre des couches métalliques. Fabriqués selon des procédés compatibles CMOS dans les installations du MIT.nano, ils sont ensuite fusionnés avec des cellules vivantes pour former des hybrides cellule-électronique.
Le défi initial consistait à détacher ces dispositifs de leur substrat de silicium pour qu’ils flottent librement dans une solution, tout en conservant leur fonctionnalité. « L’électronique fonctionnait parfaitement lorsqu’elle était fixée au substrat, mais lorsque nous les avons initialement retirés, ils ne fonctionnaient plus. Résoudre ce défi nous a pris plus d’un an », confie Deblina Sarkar. La clé réside dans l’efficacité de la conversion d’énergie sans fil de ces composants minuscules, leur permettant d’opérer en profondeur dans le cerveau et de fournir l’énergie nécessaire à la neuromodulation.
Pour lier les appareils électroniques aux cellules, les chercheurs emploient une réaction chimique. Dans leur étude, ils ont fusionné l’électronique avec des monocytes, un type de cellule immunitaire connu pour cibler les zones d’inflammation. L’ajout d’un colorant fluorescent a permis de suivre le parcours des dispositifs à travers la barrière hémato-encéphalique et leur auto-implantation dans la région cérébrale visée.
Alors que cette recherche s’est concentrée sur l’inflammation cérébrale, l’équipe envisage d’utiliser d’autres types de cellules et de les modifier pour cibler des zones cérébrales spécifiques. « Notre hybride cellule-électronique fusionne la polyvalence de l’électronique avec les prouesses de transport biologique et de détection biochimique des cellules vivantes », explique Deblina Sarkar. « Les cellules vivantes camouflent l’électronique, la protégeant ainsi du système immunitaire et lui permettant de circuler fluidement dans le sang. Elles facilitent également le passage de la barrière hémato-encéphalique sans l’ouvrir de manière invasive. » Il a fallu près de quatre ans à l’équipe pour perfectionner cette technique d’intégration cellulaire, après avoir exploré de nombreuses méthodes pour franchir la barrière hémato-encéphalique de manière autonome et non invasive.
La très petite taille des dispositifs circulatroniques assure une précision de stimulation supérieure aux électrodes conventionnelles. Ils peuvent s’auto-implanter, créant des millions de points de stimulation microscopiques qui épousent la forme exacte de la région cible. Cette miniaturisation permet également aux dispositifs biocompatibles de cohabiter avec les neurones sans effets nocifs. Des tests de biocompatibilité rigoureux ont confirmé que la circulatronique peut s’intégrer en toute sécurité entre les neurones sans altérer les fonctions cognitives ou motrices du cerveau.
Une fois les dispositifs auto-implantés, un émetteur externe transmet des ondes électromagnétiques, sous forme de lumière proche infrarouge, pour alimenter la technologie et permettre la stimulation électrique des neurones.
Cibler des maladies mortelles
Le laboratoire Sarkar travaille actuellement au développement de cette technologie pour le traitement de plusieurs pathologies, notamment les cancers du cerveau, la maladie d’Alzheimer et la douleur chronique. La taille réduite et les capacités d’auto-implantation des dispositifs circulatroniques les rendent particulièrement adaptés au traitement des cancers du cerveau, tels que le glioblastome, qui peut présenter des tumeurs multiples, y compris de très petites tailles impossibles à détecter par imagerie. Cette approche pourrait également offrir de nouvelles voies pour traiter des cancers particulièrement agressifs comme le gliome pontique intrinsèque diffus, une tumeur du tronc cérébral inopérable dans la plupart des cas.
« Il s’agit d’une plateforme technologique qui peut être utilisée pour traiter de nombreuses maladies cérébrales et troubles mentaux », affirme Deblina Sarkar. « De plus, cette technologie ne se limite pas au cerveau ; elle pourrait être étendue à d’autres parties du corps à l’avenir. »
Les chercheurs visent à passer aux essais cliniques dans les trois prochaines années, notamment grâce à la récente création de la startup Cahira Technologies.
Ils explorent également l’intégration de circuits nanoélectroniques supplémentaires pour doter leurs dispositifs de fonctions avancées, telles que la détection, le retour d’information en temps réel basé sur l’analyse de données sur puce, ou encore la création de neurones électroniques synthétiques. « Nos minuscules appareils électroniques s’intègrent parfaitement aux neurones, cohabitant avec les cellules cérébrales pour créer une symbiose cerveau-ordinateur unique », conclut Deblina Sarkar. « Nous nous consacrons à l’utilisation de cette technologie pour traiter les maladies neuronales là où les médicaments ou les thérapies standards échouent, afin de soulager la souffrance humaine et d’imaginer un avenir où les êtres humains pourraient transcender les maladies et les limitations biologiques. »