Bilan

Lire dans les rêves… et les réécrire

Les progrès des neurosciences permettent d’entrer dans les rêves pour diagnostiquer les maladies du cerveau. Ensuite, d’autres technologies se proposent de corriger ces pathologies en agissant directement sur les flux électriques circulant dans les neurones.

Fils d’un magnat du pétrole et des télécoms, interne au collège du Rosey et aujourd’hui entrepreneur globe-trotter, Philip Low aurait pu aisément inspirer le personnage de Robert Fischer, le jeune héritier dans le film Inception. Sauf que, par son travail, il serait plutôt du côté de Dominic Cobb, le héros interprété par Leonardo DiCaprio. Le métier de Philip Low est de lire dans les rêves. Oh, bien sûr, il ne voyage pas dans les songes de ses sujets, pas plus qu’il ne reçoit l’assistance d’un quelconque architecte pour concevoir des labyrinthes imaginaires. Ses recherches sont sérieuses. Tellement sérieuses même, qu’elles ont abouti récemment à des contrats avec deux des plus grandes firmes pharmaceutiques helvétiques…

L’iPhone des neurosciences

Recruté au Salk Institute de San Diego par Francis Crick, codécouvreur de l’ADN et professeur associé à l’Université Stanford et au MIT à l’âge de 31 ans, Philip Low a développé dans le cadre de sa start-up Neurovigil le iPhone des neurosciences. Son iBrain est un électroencéphalogramme (EEG) portatif, allégé et amélioré. Placé sur la tête d’un patient pendant la nuit, il communique des millions de signaux cérébraux via un téléphone portable. Dans les bases de données de Neurovigil, le mathématicien Philip Low filtre ces informations à l’aide d’algorithmes pour distinguer les symptômes d’une schizophrénie de ceux d’une dépression ou pour diagnostiquer les prémices d’une maladie d’Alzheimer.

A la table du restaurant Le Chat-Botté à Genève, le scientifique interrompt son repas pour sortir son étrange invention: un turban fait de nylon et de Velcro qui encapsule un petit boîtier contenant l’EEG et les circuits servant à communiquer les informations ainsi que trois électrodes ne nécessitant ni gel, ni colle afin de pouvoir être utilisé à la maison. «L’iBrain nous sert à étudier le sommeil pour diagnostiquer les troubles cérébraux mais aussi les effets secondaires des médicaments», précise le scientifique.

Ultime frontière de la recherche médicale, le cerveau reste d’autant plus difficile à soigner sans provoquer des dégâts collatéraux que son fonctionnement demeure largement mystérieux. Cependant, les neurosciences progressent à un rythme sans précédent. Neurovigil capitalise sur ces nouvelles connaissances pour créer de véritables cartes du fonctionnement électrique du cerveau pendant le sommeil afin de détecter des maladies. «Grâce à nos filtres qui éliminent le bruit de fond, nous voyons très bien les «delta waves», les «alpha waves» et autres «sleep spindles», explique le chercheur, énumérant les diverses oscillations électrophysiologiques associées à tel ou tel stade du sommeil. Ce ne sont donc pas tout à fait des rêves, mais des caractéristiques neuronales de maladies comme la maladie de Parkinson, la schizophrénie et autres troubles obsessionnels compulsifs qui apparaissent dans les anomalies de ces signaux. «Au fur et à mesure que ces cartes vont se préciser avec la multiplication des essais sur l’homme, notre connaissance des divers états physiologiques ou psychiques va se raffiner», espère-t-il.

 

 

 

Thalamus Un essai au CHUV démarre en juin pour tester l’électrode d’Aleva dans le cerveau profond.

 

 

Descente électronique dans le cerveau profond

Si lire les signaux cérébraux de manière non invasive et sur de larges pans de population pour créer des modèles plus précis ouvre d’immenses perspectives dans le domaine du diagnostic, comment soigner ensuite ces pathologies? Au-delà de l’amélioration des médicaments chimiques, la recherche s’emploie depuis une quinzaine d’années à agir directement sur les signaux électriques pour les stimuler ou les moduler. Au point qu’il est possible de se demander si, après l’extraction d’états psychiques, on ne sera pas capable de les influencer.

Dans les locaux du parc scientifique de l’EPFL où vient d’emménager Aleva Neurotherapeutics, la nouvelle start-up du serial entrepreneur Jean-Pierre Rosat, on pourrait le croire. Le manager et scientifique dépose sur une table divers instruments qui disent l’histoire des progrès réalisés ces dernières années sur des implants pour stimuler le cerveau profond. «Environ 75 000 personnes ont été implantées avec une électrode qui stimule certaines zones du thalamus pour corriger les symptômes les plus handicapants de la maladie de Parkinson», explique Jean-Pierre Rosat tout en assemblant le fil d’une électrode avec un stimulateur produit par Medtronic, leader de la quinzaine d’entreprises qui se partagent ce marché. «Cela a donné de bons résultats. Mais il y a un point difficile, la lourdeur de la procédure chirurgicale: elle peut durer jusqu’à huit heures. Et pendant cette intervention, le patient, qui n’a pas été anesthésié, a la tête immobilisée par des axes afin que le chirurgien, qui introduit jusqu’à cinq électrodes dans le cerveau profond, puisse tâtonner pour trouver la zone à stimuler.»

L’effet de ces neurostimulateurs est impressionnant. Quand le dispositif a été mis en place, un individu qui ne contrôle plus ses muscles voit ses tremblements s’arrêter sur un mode véritablement on/off. Néanmoins, cette technologie souffre de forts effets secondaires. «Comme les électrodes créent un champ, d’autres zones que la cible sont touchées. Il arrive alors qu’on guérisse un symptôme pour en créer un autre», détaille Jean-Pierre Rosat. Il cite ainsi l’exemple d’un patient qui a vu ses tremblements guérir mais qui a perdu la parole trois mois plus tard.

 

Sur la base d’une invention géniale d’André Mercanzini à l’EPFL, Aleva propose donc une nouvelle génération d’implants. Composé de multiples électrodes directionnelles, son premier produit offre plus de 16 combinaisons au médecin afin d’orienter la stimulation pratiquement au neurone près. Un essai clinique doit démarrer en juin prochain sous la direction du professeur Claudio Pollo au CHUV, afin de prouver que cette technique est plus efficace que celles existantes pour la maladie de Parkinson.

Si ce test est concluant, Jean-Pierre Rosat pense que la technologie sera étendue à d’autres pathologies telles que la dépression chronique ou le trouble obsessionnel compulsif. Aleva développe aussi de nouvelles électrodes capables de donner encore plus de combinaisons ou d’agir sur d’autres zones, comme le cortex, pour soigner par exemple l’épilepsie corticale. Cette capacité à modifier les signaux cérébraux pourrait-elle sortir du cadre médical et permettre, comme dans le film Inception, de changer une pensée? La réponse de Jean-Pierre Rosat est éloquente: «Nous sommes très loin de pouvoir influencer une idée précise. Et heureusement. Mais il est clair que si nous voulions créer un appareil qui déclenche un orgasme sur la simple pression d’un bouton, ce serait déjà techniquement réalisable.»Il n’en est naturellement pas question dans le cas d’Aleva. Cependant, les progrès fulgurants des neurosciences que signalent ces innovations conduiront immanquablement à de vertigineux et nécessaires débats de bioéthique.

 

 

 

Biocompatible Les électrodes sur films minces d’Aleva ont une précision micrométrique.

 

 

Recherche

Le cerveau illuminé par des lampes LED Au MIT, Ed Boyden influence les neurones avec la lumière et la génétique.

Le cerveau humain compte 100 milliards de neurones qui forment les réseaux contrôlant nos comportements, enregistrant nos souvenirs et exprimant nos émotions. Jusqu’à récemment, on ne savait pas comment ces réseaux fonctionnaient dynamiquement. Les instruments les plus précis donnaient une image de régions du cerveau mais pas des neurones individuellement.

Au Centre de neurobiologie synthétique du MIT, Ed Boyden et son équipe sont cependant parvenus récemment à visualiser ces connexions grâce à une nouvelle technologie: l’optogénique. Les chercheurs ont d’abord réussi par génie génétique à inclure le gène exprimant une protéine sensible à la lumière issue d’une bactérie dans la membrane de cellules du cerveau de souris de labo. Avec une électrode amenant la lumière d’une source LED au bout d’une fibre optique, ils sont ensuite arrivés à activer et à désactiver ces neurones rendus photosensibles pour suivre les cascades de connexions déclenchées avec une IRM fonctionnelle.

Cette prouesse ouvre la voie à une meilleure compréhension des relations entre neurones. Ed Boyden examine comment l’activation de certains neurones empire ou améliore des symptômes d’anxiété, de peur, etc. chez des souris. L’idée est d’en déduire des thérapies n’agissant que sur quelques neurones afin d’éviter les effets secondaires.

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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