Dépressions majeures : la stimulation cérébrale sans fil de 9 mm qui change tout

Aux États-Unis, jusqu’à un tiers des personnes diagnostiquées comme souffrant de dépression majeure, soit environ 2,8 millions d’Américains chaque année, ne réagissent pas, même après avoir essayé deux antidépresseurs différents ou plus, ce qui donne lieu à une dépression difficile à traiter.

Chaque fois qu’un traitement échoue, les chances de voir les symptômes diminuer diminuent. Au quatrième traitement échoué, jusqu’à 83 % des patients rechutent. Le coût annuel total de la dépression difficile à traiter pour le système de santé s’élève à 43,8 milliards de dollars.

Dans le domaine de la santé mentale, les troubles neurologiques et psychiatriques résistants sont de plus en plus traités par des thérapies de stimulation cérébrale utilisant des dispositifs de neuromodulation implantés.

Deux types de stimulation neurale ont prouvé leur efficacité en clinique : la stimulation cérébrale profonde (DBS), qui nécessite une chirurgie majeure pour implanter des électrodes dans le tissu cérébral, et la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), qui utilise un dispositif externe pour modifier l’activité des cellules cérébrales.

Les systèmes de stimulation actuellement disponibles sur le marché sont en revanche limités par la nécessité d’avoir des générateurs d’impulsions implantables et une alimentation filaire. La complexité de cette architecture crée de multiples points de défaillance, notamment des fractures de fils, des migrations et des infections.

Une nouvelle technologie pourrait offrir le meilleur des deux mondes : Permettre des approches moins invasives pourrait augmenter l’accès à ces thérapies.

Dans un article publié sur le serveur medRxiv, des ingénieurs neuronaux décrivent le premier stimulateur cérébral sans fil de taille millimétrique chez de grands animaux et des sujets humains.

Ce Thérapeutique Numériquement Programmable Sur-cerveau (ou Digitally programmable Over-brain Therapeutic : DOT) mesure environ 1 cm de large mais peut produire suffisamment d’énergie pour stimuler l’activité corticale à la demande à travers la dure-mère.

Cette miniaturisation extrême est possible grâce à la récente mise au point d’un transfert d’énergie sans fil magnétoélectrique qui va permettre d’atteindre les niveaux de puissance nécessaires pour stimuler la surface du cerveau sans contact direct avec la surface corticale.

La stimulation corticale alimentée de l’extérieur (XCS) ouvre la possibilité de procédures chirurgicales simples et minimales pour permettre une neuromodulation précise, durable et à domicile avec de minuscules implants qui ne touchent jamais la surface du cerveau.

Jacob Robinson, co-auteur de l’étude et professeur à l’Université Rice, estime que la procédure prendrait moins de 30 minutes. Par la suite, le patient pourrait effectuer des traitements à domicile avec l’aide d’un casque portable qui transmet l’énergie et les instructions à l’implant.

Le scientifique est aussi le cofondateur de Motif Neuro, une start-up qui souhaite commercialiser cette technologie.

Selon lui, la véritable innovation réside dans le système de transmission d’énergie sans fil du dispositif. Il commence par un émetteur dans le casque portable qui émet un champ magnétique. À l’intérieur de l’implant se trouve un matériau magnétoélectrique qui vibre en présence d’un champ magnétique, et un autre composant qui transforme l’énergie mécanique de ces vibrations en électricité.

« Le dispositif de neuromodulation mini-invasif de Motif est conçu pour être implanté dans le cadre d’une simple procédure ambulatoire« , a précisé pour sa part le neurochirurgien Sameer Sheth, au Baylor College of Medicine. « Ce minuscule dispositif, invisible une fois implanté, fournit une stimulation à domicile qui engage des réseaux cérébraux connus pour traiter la dépression. Il s’agit de la même zone du cerveau activée par la stimulation magnétique transcrânienne (SMT), qui a fait ses preuves dans le traitement de la TRD, mais qui nécessite de fréquentes visites en clinique et n’apporte généralement qu’un soulagement temporaire. Cette nouvelle thérapie à domicile a le potentiel de révolutionner les options de traitement pour les patients souffrant de dépression« .

Dans une expérience avec un volontaire humain qui subissait déjà une chirurgie cérébrale, l’équipe de du professeur Robinson a démontré que leur petit dispositif (d’environ 9 millimètres de diamètre) était en mesure de stimuler le cerveau à travers la dure-mère. Lorsqu’ils ont activé le dispositif, la main du volontaire s’est contractée.

En synthèse

Les troubles neurologiques et psychiatriques réfractaires sont de plus en plus traités par des thérapies de stimulation cérébrale utilisant des dispositifs de neuromodulation implantés. Les systèmes de stimulation actuellement disponibles sur le marché sont toutefois limités par la nécessité d’implanter des générateurs d’impulsions et une alimentation filaire.

Des approches moins invasives pourraient augmenter l’accès à ces thérapies. La prochaine étape pour les chercheurs sera un essai clinique approuvé par la FDA pour voir si leur stimulateur cérébral a un effet thérapeutique sur les personnes souffrant de dépression.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la stimulation cérébrale ?

La stimulation cérébrale est une méthode de traitement qui utilise des dispositifs de neuromodulation implantés pour traiter les troubles neurologiques et psychiatriques réfractaires.

Quels sont les problèmes avec les systèmes de stimulation actuels ?

Les systèmes de stimulation actuellement disponibles sont limités par la nécessité d’implanter des générateurs d’impulsions et une alimentation filaire. Cette complexité crée de multiples points de défaillance, notamment des fractures de fils, des migrations et des infections.

Qu’est-ce que le DOT ?

Le DOT (Thérapeutique Numériquement Programmable Sur-cerveau) est le premier stimulateur cérébral sans fil de taille millimétrique. Il peut produire suffisamment d’énergie pour stimuler l’activité corticale à la demande à travers la dure-mère.

Comment le DOT est-il alimenté ?

Le DOT utilise un transfert d’énergie sans fil magnétoélectrique récemment développé pour atteindre les niveaux de puissance nécessaires pour stimuler la surface du cerveau sans contact direct avec la surface corticale.

Quels sont les avantages du DOT ?

Le DOT ouvre la possibilité de procédures chirurgicales simples et minimales pour permettre une neuromodulation précise, durable et à domicile avec de minuscules implants qui ne touchent jamais la surface du cerveau.

Source : Motif Neuro / medRxiv

Légende illustration principale : Représentation à l’échelle du prototype du microstimulateur Motif DOT utilisé dans les premières études sur l’homme et les grands animaux.