Projet ANR-10-BLAN-1520 – MUSIC : Transistors à base de polymères pour enregistrements multimodaux in vivo
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques (Blanc SVSE 5)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur George MALLIARAS (ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINE)
Partenaires : École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne; École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne; MICROVITAE TECHNOLOGIES; Épilepsie et Cognition
Montant : 406519.0 euros
Date de début : 2010
Durée : 36 mois
Résumé : Transistors à base de polymères pour enregistrements multimodaux in vivo Le but de MUSIC est de développer la nouvelle génération de sondes biocompatibles pour les enregistrements multimodaux chroniques chez l’animal.
Transistors à base de polymères pour enregistrements multimodaux in vivo• Développement  des sondes capables de multi-détection simultanée de potentiels de champs locaux et les courants ioniques des neurones in vivo.• Développement  des sondes capables de multi-détection simultanée de potentiels de champs locaux et de la concentration du glucose in vivo.• Développement d’une fonctionnalité sans fil à afin de faciliter la surveillance à long terme chez les animaux de laboratoire.
Transistors à base de polymères pour enregistrements multimodaux in vivoMUSIC utilise les transistors électrochimiques organiques, qui sont des convertisseurs ion-électron très sensibles. Ils peuvent mesurer les flux d’ions à travers les canaux avec une grande précision, ce qui permettra d’analyser l’activité du cerveau d’une manière totalement nouvelle et originale. De plus, ces sondes sont équipées de biosenseurs pour une grande variété de composés, comme par exemple le glucose.
Résumé de la soumission : De nombreuses découvertes fondamentales, qui ont contribué à une meilleure connaissance des mécanismes du traitement de l’information dans le cerveau, ont été obtenues à partir d’enregistrements électrophysiologiques de champs locaux et de neurones unitaires chez l’animal libre de ses mouvements. Ces enregistrements ont été réalisés au moyen d’électrodes multi sites en silicone ou de tétrodes, qui permettent de mesurer les flux d’ions passant aux travers de divers canaux situés dans la membrane cellulaire. La technologie des électrodes en silicones ou des tétrodes souffre de limitations intrinsèques, qui ralentissent l’accès aux mécanismes du traitement de l’information dans le cerveau. Une percée technologique est nécessaire afin de permettre au domaine de progresser à un niveau de compréhension supérieur. Il est maintenant crucial de développer des technologies multimodales permettant de mesurer le maximum de signatures de l’activité du réseau, et de diminuer le caractère invasif des technologies classiques.Le but de MUSIC est de développer la nouvelle génération de sondes biocompatibles pour les enregistrements multimodaux chroniques chez l’animal. MUSIC utilisera les technologies les plus récentes pour leur réalisation. En particulier, MUSIC utilisera les transistors électrochimiques organiques, qui sont des convertisseurs ion-électron très sensibles. Ils peuvent mesurer les flux d’ions à travers les canaux avec une grande précision, ce qui permettra d’analyser l’activité du cerveau d’une manière totalement nouvelle et originale. De plus, ces sondes peuvent être équipées de biosenseurs pour une grande variété de composés, comme par exemple le glucose.MUSIC mettra au point un outil biomédical de haute technologie, qui ouvrira la voie à l’accès à des informations non encore disponibles, et donc à des découvertes fondamentales dans le champ des neuroscience. MUSIC n’est pas seulement un projet technologique. Le partenaire INSERM développe des projets de recherche destinés à comprendre comment le traitement de l’information est modifié dans l’épilepsie du lobe temporal. L’épilepsie est le désordre neurologique le plus fréquent après la migraine. Elle touche 1-2% de la population mondiale. Le partenaire utilise déjà les technologies précédemment décrites (électrodes silicone et tétrodes). L’utilisation de ces techniques pose de nombreuses difficultés dans le contexte de l’épilepsie. L’utilisation de nouvelles sondes permettra, pour la première fois, de regarder la relation entre l’utilisation du glucose (la principale source d’énergie du cerveau) et les activités physiologiques et pathologiques.MUSIC rassemble trois partenaires à la pointe de leurs domaines respectifs. L’équipe de l’Ecole des Mines de Saint Etienne est experte dans l’électronique organique et la microfabrication, L’Unité INSERM U751, un des leaders en matière de recherche sur l’épilepsie, validera les sondes et les utilisera pour ses propres programmes de recherche, et la société Microvitae Technologies est experte dans la conception et la fabrication des systèmes d’acquisition de données sans fil et la commercialisation de technologies biomédicales.
Résultats : Jusqu'à présent, nous avons démontré que les sondes peuvent être implantées dans le cerveau et qui enregistrent les potentiels de champ locaux. Ces sondes sont faites de matériaux plastiques et ils sont plus biocompatibles que les sondes de silicium. Ceci valide le choix des matériaux. Nous avons également développé des capteurs de glucose in vitro.
Perspectives : L’utilisation de nouvelles sondes permettra, pour la première fois, de regarder la relation entre l’utilisation du glucose (la principale source d’énergie du cerveau) et les activités physiologiques et pathologiques.
Publications et brevets : 3 articles, 30 présentations