Conception et caractérisation de microélectrodes flexibles pour le développement de neuroprothèses implantables

Conception and characterization of flexible microelectrodes for implantable neuroprosthetic development

• Auteur / Autrice : Aziliz Lecomte
• Direction : Christian Bergaud, Emeline Descamps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et Nanosystèmes
• Date : Soutenance le 05/12/2016
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Génie Electrique, Electronique et Télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Jeremie Grisolia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Bergaud, Emeline Descamps, Gaelle Offranc-Piret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luca Berdondini, George Malliaras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Prothèses

Mots clés libres

Neuroprothèse

Biomatériaux

Polymère flexible

Implantation chronique

Neuroprosthesis

Biomaterials

Flexible polymer

Chronic implantation

Résumé

Les Interfaces Cerveau-Machine assurent une connexion bidirectionnelle entre un patient et son environnement. Un patient atteint de déficience motrice lourde peut, au moyen d'un dispositif implanté dans son cerveau, commander des objets connectés par la seule action de son activité cérébrale. Une des premières exigences que cela requiert est de concevoir un implant, dit neuroprothèse, susceptible de rester implanté de façon chronique. L’utilisation des micro-nano-technologies permet de fabriquer une neuroprothèse qui réponde aux exigences d’un tel dispositif : performant, fiable et limitant la réaction de rejet par l’organisme. Pour cela, l’implant est conçu sur un substrat flexible à base de polymère biocompatible. La souplesse de l’implant lui permet de mieux s’adapter aux tissus cérébraux et d’assurer un contact intime avec les neurones en diminuant la réaction inflammatoire. Cet implant est inséré au moyen d’un support rigide biodégradable issu de la fibroïne de soie. Des premiers tests sur culture in vitro et sur petit animal (souris) ont montré des résultats prometteurs en termes de biocompatibilité et biostabilité sur le court et moyen terme.

Brain-Computer Interfaces ensure a bidirectional connection between a patient and his environment. Using an implant in his brain, a patient suffering from severe motor deficiency can control external devices through the sole action of his cerebral activity. One of the major requirements for such application is to conceive an implant, also called neuroprosthesis, that is able to be implanted for long periods of time.Micro-nano-technology enable the fabrication of a neuroprosthesis that gives in the demands of such item: efficient, reliable and limiting body rejection mechanisms. To that aim, the implant is designed on a flexible substrate provided by a biocompatible polymer. Implant flexibility allows for better compliance with the brain tissues and insures a more intimate contact with the neurons while maintaining minimal inflammation. This implant is inserted in the brain using a bioresorbable support made of silk fibroin. First tests in vitro on culture cells, and in vivo on mice showed promising results in terms of biocompatibility and biostability in the short and medium term.