Des microrobots capables de rétablir les connexions et les communications entre les neurones

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| Eunhee Kim et al. 2020

Dans de nombreux traumatismes et maladies neurodégénératives, les connexions entre les cellules neuronales s’ébrèchent, voire se rompent totalement, empêchant les signaux électriques et biochimiques d’être correctement acheminés. Malgré les avancées récentes en neurosciences, rares sont les lésions de ce type qui peuvent être réparées. Récemment, des chercheurs ont mis au point des microrobots, guidés par des champs magnétiques, capables de reconnecter les cellules neuronales et ainsi rétablir ou créer de nouvelles connexions entre elles. Une avancée qui pourrait déboucher sur de nouveaux traitements en neurochirurgie.

Ces minuscules robots peuvent fonctionner comme des connecteurs de cellules nerveuses, reliant deux groupes distincts de cellules. Ces patchs microscopiques pourraient conduire à des moyens plus sophistiqués de développer des réseaux de cellules nerveuses en laboratoire, et peut-être même offrir de nouveaux moyens de réparer les cellules neuronales endommagées chez les humains, rapportent les chercheurs dans une étude publiée dans la revue Science Advances.

Les ingénieurs Eunhee Kim et Hongsoo Choi, tous deux de l’Institut de science et de technologie Daegu Gyeongbuk en Corée du Sud, ont d’abord construit des robots rectangulaires de 300 micromètres de long. De minces sillons horizontaux, de la largeur des vrilles des cellules nerveuses qui échangent des messages avec d’autres cellules, bordaient le sommet.

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A) Les neurones colonisent le microrobot qui est ensuite guidé par des champs magnétiques afin de s’aligner entre deux amas neuronaux et rétablir la connexion entre les deux. B) Structure et dimensions des microrobots. Crédits : Eunhee Kim et al. 2020

Rétablir des connexions neuronales

Ces microrobots étaient un terrain fertile pour les cellules nerveuses de rat, ont découvert les chercheurs. Au fur et à mesure que les cellules se développaient, leurs axones et leurs dendrites suivaient parfaitement les rainures bordées des robots. Une fois chargé d’environ 100 cellules nerveuses, l’objectif d’un microrobot était de se nicher entre deux îlots séparés de neurones cultivées sur des plaques de verre, et de combler le fossé.

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Image au microscope électronique montrant la rétablissement de la connexion entre deux amas neuronaux via l’action d’un microrobot (centre). Crédits : Eunhee Kim et al. 2020

Des champs magnétiques en rotation ont envoyé le microrobot vers sa cible. Lorsque le microrobot s’est rapproché, les chercheurs ont utilisé un champ magnétique plus stable pour l’aligner entre les deux groupes de cellules. Les cellules nerveuses du microrobot se sont ensuite développées vers les amas, tandis que les cellules des amas se sont développées sur le robot.

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De la médecine à l’informatique, plusieurs voies d’application

Ces nouvelles connexions ont permis aux signaux neuronaux de circuler d’un groupe de cellules nerveuses à un autre. La création de ces ponts neuronaux pourrait aider les chercheurs à concevoir de meilleures répliques de réseaux de cellules nerveuses complexes cérébrales afin de mener différentes expérimentations.

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Des systèmes similaires pourraient également conduire à de nouvelles façons d’étudier la croissance des cellules nerveuses, des expériences qui pourraient finalement déboucher sur des thérapies pour les personnes atteintes de lésions nerveuses. Une telle construction pourrait également être utile en informatique, permettant aux scientifiques de concevoir et de construire des ordinateurs biologiques avec des cellules nerveuses.

Sources : Science Advances

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