Les électrodes implantées dans le cerveau peuvent déjà atténuer certains symptômes neurologiques, et ils ouvrent la voie à des traitements prometteurs pour la maladie de Parkinson ou Alzheimer. 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 substrat 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 gel composé d'enzymes utilisés comme "molécules d'assemblage" pour faire pousser des électrodes dans les tissus biologiques, en l'occurrence de poissons-zèbres et de sangsues médicinales, mais aussi dans des échantillons d'aliments (bœuf, porc, poulet).
Plus précisément, ce gel comprend une oxydase pour générer du peroxyde d'hydrogène in situ, une peroxydase pour catalyser la polymérisation oxydative, un monomère conjugué hydrosoluble, un polyélectrolyte avec des contre-ions pour la réticulation covalente et un tensioactif 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 endogènes 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 génétiques ou d'utiliser des signaux externes comme la lumière ou l'électricité. Ces mêmes scientifiques ont également démontré que cette méthode pouvait cibler le matériau conducteur électronique sur des sous-structures biologiques spécifiques, créant ainsi des interfaces de stimulation nerveuse appropriées.
Pour leur expérience, les chercheurs ont ainsi réussi à former des électrodes dans le cerveau, 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 chimie, nous avons pu mettre au point des électrodes acceptées par le tissu cérébral et le système 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.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
