Évaluation d’une matrice d’électrodes biorésorbable pour des applications d’enregistrements d’électroencéphalographie corticale de surface et de stimulation chez le rat.

Actuellement, les dispositifs implantables utilisés pour l’enregistrement cérébral (électroencéphalographie corticale de surface : ECoG) pour, par exemple localiser un foyer chez les patients atteints d’épilepsie, doivent être retirés lors d’une seconde chirurgie pour limiter les réactions du système immunitaire ou le risque infectieux. Cependant, toute nouvelle chirurgie augmente les risques pour les patients et peut engendrer des complications. Afin de réduire ses aspects, en 2010, un premier dispositif électronique organique ayant la capacité de se dégrader au cours du temps après une période d’utilisation de l’ordre de 30 jours a été développé. L’objectif global du projet consiste à concevoir un dispositif basé sur de nouveaux matériaux (polymères) biocompatibles et biorésorbables, pour l’enregistrement et la stimulation des signaux cérébraux. Ce nouveau polymère conducteur est développé pour optimiser l’interface électrique entre le dispositif et les tissus biologiques et pour améliorer sa biorésorbabilité. Ces innovations offrent une très grande flexibilité et une très fine épaisseur à notre d’implant, permettant une meilleure adaptabilité de ce dernier dans l’organisme, en évitant de léser les tissus et en limitant une encapsulation qui induit une dégradation neuronale. Notre projet a pour but de développer un nouveau dispositif implantable, basé sur une matrice d’électrodes non lésionnelle pour enregistrer les signaux ECoG, afin de réaliser un suivi d’activités électrophysiologiques pendant une période de temps défini, puis permettre une élimination de ce dernier par l’organisme. Ces dispositifs peuvent être utilisés pour différentes applications comme la localisation pré chirurgicale des foyers épileptogéniques ou un suivi post opératoire de l’activité cérébrale. Des travaux de développement d’un nouveau polymère conducteur biorésorbable favorisant l’interface entre les tissus et l’électronique ont été réalisés. L’intégration de ce dernier au sein d’une matrice d’électrodes biorésorbables a été réalisée ainsi que des tests in vitro de biocompatibilité afin de permettre une implantation in vivo. Notre étude in vivo, vise à évaluer i) l’avantage de l’intégration de ce polymère au niveau de l’interface pour réaliser un suivi électrophysiologique sur plusieurs semaines ii) la bonne dégradation et l’assimilation par l’organisme de la matrice.

Le bénéfice majeur de notre projet sera de valider un dispositif d’enregistrement ECoG implantable et biodégradable. Ce nouveau type de dispositif permettrait : 1) de ne pas léser les tissus de par son épaisseur et sa flexibilité 2) de ne pas être encapsulé par l’organisme et donc de ne pas induire de dommage neuronal 3) de ne pas devoir retirer le dispositif, lors d’une seconde chirurgie qui est risques de complications et d’infection

Les animaux seront soumis à une chirurgie qui sera réalisée sous anesthésie générale et analgésie sur une durée maximale estimée de 2 heures. Une fois par semaine, des mesures d’impédance de chacune des électrodes et l’enregistrement de signaux ECoG seront réalisés sur une durée de 30 min environ. En complément de ces mesures, une fois toutes les 2 semaines pendant 10 à 15 min, des trains de stimulation bipolaire seront appliquées au niveau de certaines électrodes pour évaluer la stabilité des électrodes et leurs influences sur la qualité du contact entre les tissus et l’électrode. Au préalable, les animaux auront eu une période d’habituation à la procédure d’enregistrement sur 1 semaine afin d’éviter l’anesthésie des animaux et assurer leurs bien-être. En revanche, si lors de cette période nous notons des comportements permanents stressants chez les animaux, une légère anesthésie gazeuse sera mise en place lors de la connexion de l’animal à l’appareil d’enregistrement et de stimulation afin de sécuriser les dispositifs implantés et d’assurer le bien-être des animaux. Une fois par mois une mesure de potentiel évoqué sera effectuée. Pour cela un potentiel évoqué visuel (PEV) ou un potentiel évoqué somesthésique (PES) sera induit et un enregistrement des signaux ECoG de chacune des électrodes sera réalisé en parallèle. La durée totale de chaque test est de respectivement 2 à 3 minutes et 150 secondes. Tout est mis en œuvre par les expérimentateurs pour limiter la douleur de l’animal.

Bien que tout soit fait par les expérimentateurs pour limiter les effets indésirables et l’inconfort des animaux, certains sont prévus et des méthodes pour les atténuer seront mises en place : Stress de l’animal face à la nouveauté, qui est réduit puis éteint grâce à l’habituation. Douleur transitoire post opératoire de 24 à 48h, traitée par l’injection d’antalgiques.

Tous les animaux de cette procédure sont concernés, soit 12 rats au maximum. Les animaux seront euthanasiés selon un protocole autorisé et approprié, afin de prélever les pièces anatomiques pour analyses histologiques et/ou protéomiques pour compléter scientifiquement l’étude.

Compte tenu des objectifs de l’étude, les expériences peuvent être réalisées chez le rongeur. Du fait de sa taille et de sa proximité phylogénétique avec l’Homme, nous utiliserons le rat. Ce projet nécessite de travailler avec des animaux adultes afin que les résultats obtenus ne soient pas biaisés par d’éventuels processus développementaux.