Brevet FR3129844A1 — publié le 20230609

L’invention concerne une sonde (1) d'illumination destinée à être implantée dans un être vivant, comprenant un corps (10) formé d'une tige allongée présentant une extrémité proximale et au moins une partie implantable réalisée en matériau transparent, fermée de manière hermétique et se terminant par une extrémité distale destinée à venir au plus près des tissus (2) à traiter, la partie implantable du corps de la sonde logeant au moins un dispositif radioluminescent (11) apte à émettre un rayonnement lumineux à destination des tissus (2) à traiter. Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1 Sonde d'illumination implantable Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à une sonde d'illumination destinée à être implantée au moins en partie dans un être vivant pour illuminer au moins une zone interne de l'être vivant. Etat de la technique Pour le traitement de certaines pathologies d'un être vivant, il a été imaginé d'aller stimuler de manière optique une zone interne d'un être vivant. Pour cela, les dispositifs utilisés comportent une source de lumière et sont implantés au moins en partie ou totalement dans l'être vivant pour aller illuminer la zone souhaitée. On s'est notamment aperçu de l'intérêt de tels dispositifs pour illuminer/irradier certaines zones du cerveau humain. Cependant, compte-tenu des risques liés à leur implantation dans le cerveau, ces dispositifs doivent être parfaitement conçus. La demande de brevet US2017281928A1 et le brevet US10213596B2 décrivent des dispositifs d’illumination implantables comprenant un générateur d’impulsions (IPG pour "Implantable Pulse Generator") qui alimente une source lumineuse et une sonde comportant un guide lumière, en général une fibre optique, chargé d’amener un faisceau lumineux vers la zone à traiter. La demande de brevet EP3723851A1 apporte également certaines améliorations aux systèmes connus. Les solutions antérieures présentent cependant plusieurs inconvénients parmi lesquels : Le principe d'installation est assez lésionnel pour le patient : il faut faire une première implantation en sous-claviculaire pour positionner la batterie, glisser le câble en sous-cutanée sur une grande distance, faire un logement conséquent dans la boite crânienne pour la source laser, et glisser la fibre optique dans un cathéter inséré dans la boite crânienne. L'émission de la lumière est principalement localisée en bout de fibre, ce qui ne permet pas facilement d’illuminer une zone plus étendue. La batterie du dispositif doit être rechargée régulièrement pour maintenir la sonde en fonctionnement. Le but de l'invention est de proposer une sonde d'illumination implantable, dont la mise en place est moins complexe et moins invasive pour le patient que les solutions antérieures, dans laquelle l'émission de lumière peut être réalisée sur une zone étendue et qui ne nécessite pas une charge régulière de batterie. Ce but est atteint par une sonde d'illumination destinée à être implantée dans un être vivant, comprenant un corps formé d'une tige allongée présentant une extrémité proximale et au moins une partie implantable réalisée en matériau transparent, fermée de manière hermétique et se terminant par une extrémité distale destinée à venir au plus près des tissus à traiter, la partie implantable du corps de la sonde logeant au moins un dispositif radioluminescent apte à émettre un rayonnement lumineux à destination des tissus à traiter. Selon une particularité, le dispositif radioluminescent se présente sous la forme d'une capsule enrobée dans le corps de la sonde. Selon une réalisation particulière, la capsule comporte une enveloppe fermée de manière hermétique, et logeant une source radioactive sous forme gazeuse, et dotée d'au moins une couche à exciter d'au moins un matériau radioluminescent déposé sur une surface exposée à ladite source radioactive. Selon une autre réalisation particulière, la capsule comporte une enveloppe fermée de manière hermétique et logeant une matrice solide poreuse dont les pores enferment la source radioactive sous forme gazeuse ou lié au matériau de manière covalente, et dotée d'au moins une couche à exciter d'au moins un matériau radioluminescent déposé sur une surface exposée à ladite source radioactive. Selon une autre particularité, le matériau radioluminescent est un luminophore, un scintillateur ou un matériau semi-conducteur basé sur une croissance par épitaxie, ou sur des boites quantiques. Selon une autre particularité, la source radioactive est à base de tritium. Selon une autre particularité, l'enveloppe comporte au moins une paroi transparente. Selon une autre particularité, l'enveloppe comporte au moins une paroi transparente et une paroi opaque et en ce qu'une couche réfléchissante est déposée sur sa paroi opaque. Selon une autre particularité, ladite couche à exciter est composée de plusieurs matériaux radioluminescents déposés de manière juxtaposée sur la surface interne de l'enveloppe et capables d'émettre à des longueurs d'ondes distinctes. Selon une autre particularité, la capsule comporte plusieurs enceintes de stockage de la source radioactive, chaque enceinte comportant une paroi interne enduite d'un matériau radioluminescent capable d'émettre à longueur d'onde déterminée et distincte. Selon une autre particularité, l'enveloppe comporte une double paroi hermétique. Selon une autre particularité, la partie implantable du corps de la sonde est formée d'un tube en silicone, enrobant ledit dispositif radioluminescent. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : La représente la sonde d'illumination implantable conforme à l'invention et illustre son principe de fonctionnement ; La représente une vue en coupe de l'extrémité distale de la sonde conforme à l'invention ; La représente un premier exemple de réalisation du dispositif radioluminescent employé dans la sonde de l'invention ; Les figures 4A à 4F montrent différentes variantes de réalisation du dispositif radioluminescent employé dans la sonde de l'invention ; Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L'invention vise une sonde 1 d'illumination implantable telle que représentée sur la et sur la . La sonde 1 permet notamment de réaliser une illumination (par exemple dans le proche infra-rouge ou avec toute autre longueur d'onde selon le traitement envisagé – traitement type neuroprotection, optogénétique) des tissus 2 ciblés (par exemple SNc, hippocampe, striatum…) tout en minimisant les risques médicaux lors de son implantation. Elle peut servir en particulier dans le traitement de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, Alzheimer, Huntington... L’illumination des tissus 2 peut avoir différents objectifs selon l’application : neuroprotection, optogénétique, stimulation… Plusieurs cibles sont concernées, par exemple : la substance noire compacta (SNc) qui dégénère dans la maladie de Parkinson, l’hippocampe, principal noyau mis en cause dans le début de la maladie d’Alzheimer, le striatum pour la maladie d’Huntington. L'invention utilise le principe de la radioluminescence. La radioluminescence est une forme de luminescence produite par la désintégration radioactive d'un corps (phénomène permanent ne nécessitant pas d'exposition à la lumière). Elle est mise en œuvre en exposant un matériau radioluminescent à une source radioactive. La luminescence regroupe la fluorescence (phénomène de désexcitation radiatif à partir d’un état excité singulet) et la phosphorescence (phénomène de désexcitation radiatif à partir d’un état excité triplet). La longueur d’onde de la lumière émise dépend du matériau radioluminescent utilisé. Dans le cadre de l'invention, la source radioactive utilisée est avantageusement le tritium pouvant être utilisé sous différentes formes. Pour rappel, le tritium est un radioisotope de l’hydrogène et se désintègre en donnant un atome d’hélium, un électron d’énergie moyenne 5.7 keV et un antineutrino, selon la relation suivante : Le matériau radioluminescent employé peut être un scintillateur ou un luminophore, comme classiquement du sulfure de zinc qui émet dans le vert, ou alors un matériau semi-conducteur (matériau III-V, boites quantiques) dont la nature et la géométrie influent notamment sur la longueur d’onde d’émission. Lorsque l’électron produit lors de la désintégration interagit avec un tel matériau, celui-ci peut ainsi émettre de la lumière. L’objectif de l'invention est d’utiliser de manière optimale la lumière produite pour traiter des zones du cerveau. La sonde 1 implantable comporte un corps 10 se présentant sous la forme d’une tige allongée souple, présentant une extrémité proximale, par exemple située à l'extérieur de l'être vivant et une extrémité distale destinée à être au plus proche des tissus à traiter. Son extrémité distale présente un profil atraumatique. La sonde 1 est choisie suffisamment longue pour atteindre la zone d’intérêt à traiter dans le corps (par exemple une zone dans le cerveau) d’un côté, et pour être fixé de l’autre côté à la surface de la boite crânienne, par vissage et bridage, ou par suture. Comme illustré par la , la sonde 1 présente avantageusement une section transversale circulaire. A titre d’exemple, le diamètre de la section de la sonde peut aller de 1 à 3 mm, préférentiellement 1.3 mm pour être compatible avec les outils standards utilisés en neurochirurgie. Le corps 10 de la sonde peut se présenter sous la forme d'un tube 100 transparent pour les longueurs d’onde discutées ici. Le tube peut être réalisé en silicone ou en polyuréthane. Un matériau d'enrobage 101, par exemple de type silicone, peut être injecté dans le tube 101. Bien entendu, d'autres solutions pourraient être envisagées, l'objectif étant de disposer d'un corps présentant au moins une partie optiquement transparente pour laisser passer la lumière émise par la sonde. La sonde 1 comporte une source lumineuse composée du dispositif radioluminescent 11. Le dispositif radioluminescent 11 est logé dans le corps 10 de la sonde. Il vient avantageusement se positionner à proximité de l'extrémité distale de la sonde 1. La source lumineuse comporte une source radioactive 111 de tritium (présent sous une forme gazeuse ou d'atomes de tritium liés de manière covalente dans une matrice polymère ou métallique) et le matériau radioluminescent est déposé sur une surface exposée à la source de tritium. De manière générale, comme représenté sur la , le dispositif radioluminescent 11 peut être un capillaire scellé de part et d'autre et venant s'insérer dans le tube de la sonde. Le capillaire est ainsi fermé afin d’obtenir une capsule hermétique, biocompatible (silice et saphir peuvent être utilisés) et autonome, émettant de la lumière en continu, sans source d'alimentation. La capsule comporte une enveloppe 110 hermétique présentant au moins une paroi transparente. La capsule est remplie avec la source radioactive 111 à base de tritium. Le matériau radioluminescent 112 est déposé ou appliqué sur au moins une partie de la surface interne de l'enveloppe 110 de la capsule (comme sur les figures annexées), ou même sur la surface externe de la source radioactive 111. De manière non limitative, la capsule peut présenter une section circulaire ayant un diamètre extérieur allant de 300 µm à 1 mm. La longueur de la capsule peut être de quelques millimètres à plusieurs centimètres, auquel cas elle joue également le rôle de diffuseur de lumière pour une meilleure illumination des zones d’intérêt. La capsule peut présenter une taille plus ou moins importante. Elle peut par exemple être allongée pour occuper par exemple toute la partie intra-cérébrale de la sonde. Il faut noter que la capsule n’a pas forcément une section circulaire mais peut avoir une section rectangulaire, et éventuellement variable le long de son axe, selon la forme de l’organe ou des tissus à éclairer. Dans un exemple de réalisation particulier, une capsule contenant la source radioactive 111 à base de tritium et le matériau radioluminescent 112 émettant à la bonne longueur d’onde est positionnée dans un tube creux de 1.3 mm de diamètre extérieur et de 200 mm de longueur. La capsule a un diamètre extérieur allant de 300 µm à 1 mm. Le dispositif radioluminescent 11 peut être réalisé selon différentes variantes illustrées par les figures 4A à 4F. Le tritium placé dans l'enveloppe 110 hermétique de la capsule peut notamment être stocké en employant différentes solutions. Une première solution est de placer le tritium sous la forme gazeuse à l'intérieur de l'enveloppe de la capsule, comme illustré sur la , et sur les figures 4B à 4E. Une deuxième solution est d’incorporer le tritium dans une matrice 113, par exemple du styrène, comme effectué dans " Preparation of tritiated polystyrene coated radioluminescent phosphor, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 254, No. 1 (2002) 209–211 " . Une autre solution est d'incorporer le tritium dans des nanodiamants ou des arrangements nanométriques d’atomes de carbone, comme décrit dans la publication référencée « Using hydrogen isotope incorporation as a tool to unravel the surfaces of hydrogen-treated nanodiamonds, Nanoscale, 2019, 11, 8027-8036 » . Le tritium peut aussi être incorporé dans une matrice solide, par exemple de titane, comme décrit dans la publication https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10971-019-05022-2.pdf . La matrice peut être adaptée de manière à augmenter sa surface effective de contact avec le tritium. Le matériau radioluminescent peut ensuite être déposé de manière à être compatible avec la taille des pores ou des alvéoles du titane. A titre d'exemple, on peut utiliser du titane poreux, par exemple avec une ouverture de pore moyenne de 20 µm, et utiliser un matériau radioluminescent dont la taille des grains est beaucoup plus petite, par exemple de 5 µm, afin de remplir ces pores et ainsi de maximiser le rendement lumineux. La matrice elle-même peut être radioluminescente : par exemple, il peut s’agir d’un barreau ou d’un cylindre de matériau semi-conducteur épitaxié sur un substrat dont la longueur d’onde d’émission se situe dans le rouge. La "tritiation" de ce semi-conducteur fait de ce dernier une source de lumière, par excitation du matériau semi-conducteur par les électrons issus de la désintégration radioactive du tritium incorporé. Il est également possible de déposer des boites quantiques sur la matrice solide incorporant le tritium. Les boites quantiques sont des assemblages d’atome ; la dimension et la nature de ces assemblages détermine la longueur d’onde d’émission. L’émission d’électrons issus du tritium incorporé dans le titane vient exciter les boites quantiques qui émettent de la lumière. Ces autres réalisations particulières sont illustrées par la et peuvent s'appliquer à tous les autres modes de réalisation décrits ci-dessous. Il faut noter que certaines thérapies peuvent bénéficier d'émission de rayonnements à l'aide de plusieurs longueurs d’onde. A cette fin, on peut utiliser une même capsule de tritium, dont la surface interne de l'enveloppe 110 est recouverte de plusieurs types de matériaux radioluminescents pour émettre sur plusieurs longueurs d’ondes distinctes. Cette solution est montrée sur la . La surface interne de l'enveloppe 110 de la capsule est recouverte de trois matériaux radioluminescents 112a, 112b, 112c distincts, permettant d'émettre à des longueurs d'ondes distinctes. Il est également possible de réaliser une capsule dont l'enveloppe 110 comporte plusieurs enceintes de stockage de tritium distincts, répartis de manière axiale ( ) ou de manière radiale ( ), chaque enceinte étant enduite sur sa paroi interne d'une couche de matériau radioluminescent 112a, 112b, 112c capable d'émettre à une longueur d'onde déterminée et distincte. Il serait également possible de placer directement plusieurs capsules distinctes dans le tube 100 de la sonde 1 et de venir les noyer dans le matériau d'enrobage 101 injecté dans le tube 100. Comme représenté sur la , la capsule contenant la source radioactive 111 à base de tritium peut avantageusement (meilleure protection mécanique, radiologique et toxique) être disposée à l’intérieur d’une autre capsule transparente, ce qui constitue ainsi un double confinement hermétique et sécurise le dispositif. L'ensemble est alors positionné dans le tube 100 de la sonde, et ce dernier est rempli de silicone transparente. La deuxième capsule comporte une enveloppe externe 210 positionnée autour de l'enveloppe 110 de la première capsule et séparée par exemple de celle-ci par un matériau d'enrobage 211 transparent, comme de la silicone. L'illumination est réalisée par la sonde 1 selon plusieurs directions transversales (notamment radiales pour une sonde à section circulaire) par rapport à l'axe de la sonde. Mais, comme représenté sur la , il est également possible de prévoir une capsule à section rectangulaire, dont l'enveloppe présente une paroi P1 qui est transparente et les autres parois P2 qui sont opaques. Les parois opaques P2 sont recouvertes d'une couche 114 de matériau réfléchissant de manière à réfléchir la lumière émise par le matériau radioluminescent 112 et la renvoyer exclusivement vers un seul côté. Il faut noter que le matériau radioluminescent destiné à émettre la lumière est constitué d’un matériau suffisamment absorbant aux rayons X pour qu’il constitue un élément de localisation de la capsule dans le cerveau par scanner, radiographie ou fluoroscopie, évitant ainsi l’utilisation d'une radio-étiquette adaptée ("radio-tag"). La sonde de l'invention présente ainsi de nombreux avantages parmi lesquels : Une autonomie longue durée (1/2 vie à 12.3 années pour le tritium), sans employer de source d'alimentation électrique ; Une simplicité dans l'installation et dans le fonctionnement ; Une compatibilité IRM, utile lors de la mise en place de la sonde ; La possibilité de choisir la longueur d’onde et éventuellement d'utiliser plusieurs longueurs d'ondes distinctes ; Sonde (1) d'illumination destinée à être implantée dans un être vivant, comprenant un corps (10) formé d'une tige allongée présentant une extrémité proximale et au moins une partie implantable réalisée en matériau transparent, fermée de manière hermétique et se terminant par une extrémité distale destinée à venir au plus près des tissus (2) à traiter, caractérisée en ce que la partie implantable du corps de la sonde loge au moins un dispositif radioluminescent (11) apte à émettre un rayonnement lumineux à destination des tissus (2) à traiter. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif radioluminescent (11) se présente sous la forme d'une capsule enrobée dans le corps (10) de la sonde. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que la capsule comporte une enveloppe (110) fermée de manière hermétique, et logeant une source radioactive (111) sous forme gazeuse, et dotée d'au moins une couche à exciter d'au moins un matériau radioluminescent (112) déposé sur une surface exposée à ladite source radioactive (111). Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que la capsule comporte une enveloppe (110) fermée de manière hermétique et logeant une matrice solide (113) poreuse dont les pores enferment la source radioactive (111) sous forme gazeuse ou lié au matériau de manière covalente, et dotée d'au moins une couche à exciter d'au moins un matériau radioluminescent déposé sur une surface exposée à ladite source radioactive. Sonde selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le matériau radioluminescent (112) est un luminophore, un scintillateur ou un matériau semi-conducteur basé sur une croissance par épitaxie, ou sur des boites quantiques. Sonde selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la source radioactive (111) est à base de tritium. Sonde selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que l'enveloppe (110) comporte au moins une paroi transparente. Sonde selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que l'enveloppe comporte au moins une paroi transparente (P1) et une paroi opaque et en ce qu'une couche réfléchissante (114) est déposée sur sa paroi opaque (P2). Sonde selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que ladite couche à exciter est composée de plusieurs matériaux radioluminescents (112a, 112b, 112c) déposés de manière juxtaposée sur la surface interne de l'enveloppe (110) et capables d'émettre à des longueurs d'ondes distinctes. Sonde selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée ce que la capsule comporte plusieurs enceintes de stockage de la source radioactive (111), chaque enceinte comportant une paroi interne enduite d'un matériau radioluminescent (112a, 1112b, 112c) capable d'émettre à longueur d'onde déterminée et distincte. Sonde selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisée en ce que l'enveloppe (110) comporte une double paroi hermétique. Sonde selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la partie implantable du corps (10) de la sonde est formée d'un tube (100) en silicone, enrobant ledit dispositif radioluminescent (11).