Les nouvelles pompes à implants minuscules peuvent injecter des médicaments directement dans le cerveau

Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont mis au point un nouveau moyen radical de traiter les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, ce qui donne un air de science-fiction assez terrifiant. Leur procédure consiste à implanter une sonde fine connectée à une pompe minuscule dans le cerveau d’un patient, qui délivre des médicaments mesurés avec précision et ciblés dans des zones spécifiques du cerveau. Bien que cette pompe à implants cérébraux soit loin d’être installée chez des patients humains, elle a montré des résultats prometteurs dans une étude initiale portant sur des animaux de laboratoire, traitant les symptômes de type parkinsonien chez les rats et les singes de laboratoire.

Les chercheurs du MIT ont publié leurs résultats dans un article mercredi dans le journal Science médecine translationnelle. L’idée principale de leur dispositif, appelé «système de délivrance de médicaments neuronal miniaturisé» (MiNDS), est qu’il peut traiter avec précision des grappes spécifiques de neurones sans provoquer d’effets secondaires. Cela améliore les méthodes précédentes qui introduisaient des médicaments dans le liquide céphalo-rachidien, ce qui pouvait également avoir des effets indésirables.

À l’heure actuelle, les personnes atteintes de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson font face à des solutions apparemment impossibles: elles peuvent laisser la maladie évoluer si des symptômes tels que des tremblements et une perte d’équilibre s’aggravent ou prendre des médicaments qui ont des effets non intentionnels et non ciblés. Actuellement, l’un des traitements les plus courants contre la maladie de Parkinson est l’association de carbidopa et de lévodopa (généralement sous la marque Sinemet), qui peut soulager les symptômes, mais génère également des effets indésirables à long terme qui altèrent le mouvement musculaire volontaire des patients.

Selon les auteurs de l’étude, l’un des principaux avantages des implants cérébraux est qu’elle permet aux médecins de cibler des zones fonctionnelles très spécifiques du cerveau, aussi petites qu’un millimètre cube - environ la hauteur et la longueur d’une lettre sur le centime américain. De plus, ils peuvent en fait mesurer l’activité des neurones dans la zone à traiter, ce qui leur permet de surveiller les effets d’un médicament et de modifier son administration en temps réel.

Ils ont validé leur concept chez les singes et les rats macaques rhésus, tout d'abord en induisant un état parkinsonien - un état où les neurones libérant de la dopamine sont morts ou handicapés - chez les deux animaux. Ils ont ensuite traité la maladie des singes en injectant du liquide céphalo-rachidien artificiel dans le dispositif MiNDS. Tout au long des expériences, les chercheurs ont surveillé l’activité cérébrale des animaux à l’aide d’une sonde au tungstène, ce qui a montré que l’implant MiNDS pouvait exciter et inhiber des neurones spécifiques.

«Nous montrons ici que MiNDS peut moduler chimiquement l’activité neuronale locale et le comportement associé dans des modèles animaux tout en enregistrant simultanément une activité d’électroencéphalogramme (EEG) neuronale», écrivent les auteurs de l’article.

L'idée qu'une personne puisse obtenir un implant cérébral au lieu de prendre des pilules trois fois par jour pour le reste de sa vie semble bonne, mais ce protocole de traitement radical soulève également des problèmes importants. La plus évidente est que l’implantation d’un dispositif d’administration de médicaments dans le cerveau en profondeur est invasive. Ce n'est pas une procédure simple comme se faire tatouer ou percer; le dispositif proposé pénètre profondément dans les tissus cérébraux, ce qui soulève des inquiétudes quant aux complications pouvant résulter d'un problème aussi complexe que le dysfonctionnement du dispositif ou d'un problème aussi simple que de se cogner la tête.

De plus, le fait de placer un objet étranger dans le tissu cérébral peut provoquer une inflammation et même la mort des tissus environnants. Les chercheurs ont résolu ce problème en utilisant l’acier inoxydable et le borosilicate (verre) comme matériaux principaux de la sonde, ce qui, selon eux, a causé des dommages minimes aux tissus environnants chez les animaux d’essai après huit semaines d’implantation.

Plus important peut-être, les symptômes analogues à la maladie de Parkinson induits chimiquement chez la souris et le singe sont très différents de ceux de la maladie de Parkinson réelle chez l’homme. Avant que le dispositif MiNDS ne soit prêt à être utilisé par les humains, les chercheurs devront démontrer son efficacité contre la maladie de Parkinson.

Pour l’instant, c’est un développement fascinant dans le domaine en pleine croissance de la médecine du cerveau.

Abstrait: Les progrès récents des médicaments pour les troubles neurodégénératifs élargissent les possibilités d’améliorer les symptômes débilitants des patients. Cependant, les traitements pharmacologiques existants reposent souvent sur une administration systémique de médicament, ce qui entraîne une large distribution du médicament et un risque accru de toxicité. Étant donné que de nombreux circuits neuronaux ont des volumes inférieurs au millimètre cube et des caractéristiques spécifiques aux cellules, il est essentiel d’administrer des médicaments à faible volume dans les zones du cerveau touchées avec une diffusion et des fuites minimales. Nous rapportons le développement d'un système d'administration de médicaments neuronal miniaturisé implantable, contrôlable à distance, permettant l'ajustement dynamique du traitement avec une précision spatiale précise. Nous démontrons que ce dispositif peut moduler chimiquement l'activité neuronale locale dans des modèles animaux petits (rongeurs) et grands (primates non humains), tout en permettant simultanément l'enregistrement de l'activité neuronale pour permettre un contrôle par rétroaction.