L’Imec a mis au point une puce capable d’envoyer les signaux issus de prothèses vers le cerveau pour y éveiller des sensations. Voilà ce qu’a annoncé le centre de recherche louvaniste lors de l’Imec Technology Forum.
L’Imec, l’autorité mondiale en micro- et nanoélectronique, vient d’organiser à Anvers son symposium annuel, au cours duquel les innovations technologiques de demain étaient présentées deux journées durant. Outre les développements dans le domaine de l’apprentissage machine et de l’internet des choses (IoT), c’est surtout l’évolution de ce qu’on appelle la neuro-électronique qui y était abordée. Toujours plus d’éléments microélectroniques sont en effet mis au point à des fins biomédicales.
64 électrodes sur une surface minuscule
L’un d’eux est une micro-puce implantable assurant le trafic dans les deux sens entre un bras ou une jambe artificielle et le système nerveux.
D’une part, un signal peut être envoyé des cellules nerveuses vers les composants motorisés du membre artificiel, ce qui permet de déplacer ce dernier de manière intuitive. D’autre part, les capteurs intégrés à la prothèse peuvent transférer un feedback vers le cerveau pour y générer une expérience sensorielle. Sur la minuscule surface de la puce, il y a pas moins de 64 électrodes. Ce nombre exceptionnellement élevé d’électrodes permet une lecture ultra-précise des signaux nerveux et une stimulation correspondante des nerfs.
Aujourd’hui déjà, la technologie de la prothèse du bras permet aux patients de déplacer leur bras artificiel et de saisir des objets. Cela passe par une interface qui lit les signaux des nerfs et les transfère vers les électromoteurs de la prothèse. Les prothèses actuelles n’autorisent cependant pas encore de contrôle motorisé précis et ne donnent pas non plus de feedback sensoriel aux patients.
Dans un boîtier ultramince et hermétique
C’est à présent ce que fait la micro-puce de l’Imec. Mais la principale nouveauté repose dans les dimensions du boîtier qui accueille cet impressionnant bijou de technologie. La puce est intégrée à une sonde biocompatible de 75 micromètres d’épaisseur seulement, ce qui est comparable à un fin cheveu. La micro-puce proprement dite fait 35 micromètres, mais est incorporée à une fine couche hermétique pour éviter toute entrée d’humidité en provenance du corps humain dans la micro-puce et tout écoulement de substances nocives de la micro-puce dans le corps humain.
Pour installer cette couche ultramince, la professeure Maaike Op de Beeck utilise ce qu’on appelle la technique de l’atomic layer deposition (ALD). Avec trois nano-couches, elle est parvenue à réduire d’un facteur mille – ce qui n’est pas rien! – la diffusion au travers du conditionnement. “C’est la première fois que nous pouvons conditionner une puce de manière aussi hermétique dans une couche aussi mince”, explique-t-elle non sans fierté, tout en montrant des graphiques correspondants. Il s’agit là d’un bel exemple de ce qu’on peut faire dans notre pays en combinant la connaissance biomédicale et des techniques fondamentales issues du domaine des semi-conducteurs.
Utilisation perpétuelle
Comme la sonde est tellement mince, elle est à peine ressentie par le système nerveux. “Il en résulte que le contact des électrodes est optimal. Dans le cas d’une implantation invasive, il se forme beaucoup de tissu conjonctif, ce qui a un effet isolant. Moins il y a de dommages, moins il y a de tissu conjonctif et meilleur est le contact”, explique Op de Beeck. Au moyen d’une aiguille fixée à la puce, la sonde flexible peut être implantée dans le bras et fixée à un faisceau nerveux, ce qui améliore encore la précision. Voilà pourquoi Op de Beeck s’attend à ce que ce genre d’implant puisse offrir une utilisation perpétuelle. Dans une prochaine phase, l’Imec entend tester la puce sur des humains.
