Les bio-ingénieurs de l'Université Purdue (Indiana) ont mis au point ce capteur minuscule et flexible, qui permet de suivre de manière plus rapide et plus précise les pics de glutamate, un des principaux neurotransmetteurs, connu pour provoquer des migraines après une lésion de la moelle épinière. Le capteur, un dispositif implantable sur la moelle épinière, est avant tout un outil de recherche pour des tests sur des modèles animaux, mais pourrait être utilisé dans le futur en tant que dispositif clinique d’évaluation de l’efficacité d’un médicament pour le traitement d’un neuro-traumatisme ou d’une maladie du cerveau.
Selon de précédentes études, le risque de crises de migraine sévère est élevé, à la suite d'une lésion de la colonne vertébrale, en raison de pics de ce messager chimique à des niveaux toxiques pour le cerveau. Des structures nerveuses endommagées signifient que des charges de glutamate s'infiltrent dans des espaces extérieurs aux cellules, les excitant et les endommageant. Les maladies du cerveau, y compris les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, sont caractérisées également, par des niveaux élevés de glutamate.
Pour pouvoir traiter ce symptôme de manière personnalisée, les chercheurs doivent maîtriser ce pic d'une fraction de seconde et suivre de près son processus de résorption. Jusqu'à présent, les dispositifs n'étaient pas suffisamment sensibles pour détecter le glutamate, suffisamment rapides pour capturer ses pics ou suffisamment abordables pour les projets de recherche. L’équipe de Purdue propose donc ce micro-capteur, implantable dans la moelle épinière, capable de suivre les niveaux de glutamate. « Lorsque vous sentez que vous avez de la fièvre, peu importe quand vous prenez votre température, mais les changements de niveaux de glutamate sont si rapides qu’il faut pouvoir les capter en temps réel », explique Riyi Shi, professeur de neuroscience et de génie biomédical au département des sciences médicales de Purdue.
Traiter les crises de migraines après un neuro-traumatisme : au-delà de ce capteur conçu dans l’objectif de pouvoir traiter, à plus long terme, les crises de migraine post-neuro-traumatisme, les ingénieurs ont développé une technologie permettant de construire rapidement et de manière économique ces capteurs et d'en adapter la taille, la forme et l’orientation.
Mieux comprendre le développement des lésions : la prochaine étape consistera à les tester sur des modèles animaux, pour comprendre comment, in vivo, se développent les lésions de la moelle épinière et comment évoluent les maladies du cerveau. Lors de ce premier test chez l’animal, le dispositif permet de capturer immédiatement et de manière précise les pics de glutamate après une lésion de la moelle épinière.
À l’avenir, les chercheurs envisagent de créer un moyen pour les biocapteurs de s’auto-nettoyer et de se « débarrasser » des cellules inflammatoires que le corps recrute pour se protéger. Ces cellules forment généralement une enveloppe fibreuse autour du biocapteur, ce qui bloque sa sensibilité.
La technologie pourra également de faciliter « l'implantation » de capteurs le long de la moelle épinière, ce qui pourra permettre aux chercheurs de préciser la vitesse et la distance de propagation du glutamate.
Source: Biosensors and Bioelectronics 15 April 2019 DOI : 10.1016/j.bios.2019.01.051 Facile Fabrication of Flexible Glutamate Biosensor Using Direct Writing of Platinum Nanoparticle-Based Nanocomposite Ink (Visuels Université Purdue / Erin Easterling)
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