Une couverture de graphène pour réduire l'inflammation causée par les implants neuronaux

Les sondes intra-corticales, implantées dans le cortex cérébral, sont de plus en plus utilisées en recherche médicale pour décoder les commandes sensorielles ou motrices afin de pouvoir restaurer des fonctionnalités perdues suite à un traumatisme. Cependant, leur implantation est invasive et provoque des dommages irréversibles comme la rupture de vaisseaux sanguins, la destruction de réseaux neuronaux et la formation d'une cicatrice gliale amenant à un rejet après quelques semaines. En effet, une forte réaction immunitaire conduit à une prolifération autour de l’implant de cellules gliales (les cellules environnant les neurones), créant ainsi une barrière physique entre les neurones et les électrodes d'enregistrement de la sonde, ce qui empêche le fonctionnement de celle-ci.

Une équipe de biophysiciennes et de biophysiciens de l'Institut Néel (CNRS) à Grenoble s'est associée à une équipe de neurophysiologistes de l'École polytechnique fédérale de Lausanne pour développer une méthode simple et originale pour enrober des électrodes intra-corticales commerciales avec un feuillet de graphène obtenu par dépôt à partir d'une vapeur d'hydrocarbureMéthode CVD (chemical vapor deposition).. Ce matériau, constitué d'une seule couche atomique de carbone, a de nombreuses qualités et sont exploitées ici sa stabilité chimique et ses propriétés mécaniques de souplesse, sa conductibilité électrique et sa compatibilité biologique, ainsi qu'une excellente affinité neuronale. L'activité et l’organisation des cellules neuronales autour de ces implants ont été suivies durant plusieurs semaines pour des motoneurones (les neurones impliqués dans les commandes motrices). Les électrodes enrobées de graphène se sont montrées plus efficaces et plus durables que les électrodes nues, grâce à une concentration plus faible de cellules gliales, et inversement à une densité plus importante de neurones autour des implants enrobés par le graphène (figure).

Ces résultats confirment les qualités exceptionnelles du graphène comme interface entre le monde de l'électronique et le monde du vivant. Cette méthode d’enrobage peut s’appliquer à de nombreux objets, bidimensionnels ou tridimensionnels, et pourrait contribuer à diminuer de manière significative le rejet des sondes neuronales ou d’autres implants utilisés dans de nombreux domaines médicaux.