Une étude, dont les résultats intitulés «Minimally Invasive Microelectrode Biosensors Based on Platinized Carbon Fibers for in Vivo Brain Monitoring» ont été publiés dans la revue ACS Central Science, a permis de développer des capteurs chimiques de nouvelle génération, d'une taille inférieure à 15 µm, pour surveiller le métabolisme du cerveau, notamment lors d’accidents vasculaires cérébraux (AVC), de traumas ou de crises épileptiques «en minimisant les lésions du tissu nerveux afin d’obtenir des données beaucoup plus fiables et représentatives des échanges neurochimiques».

Notons tout d'abord que «l'analyse du liquide interstitiel du cerveau peut révéler des informations chimiques importantes sur l'état du cerveau». Ainsi, «en clinique ou chez les animaux de laboratoire, détecter, au fil du temps, les concentrations de métabolites caractéristiques de l'énergie cérébrale (comme le glucose) peut aider à déceler l’apparition de lésions cérébrales afin de permettre aux médecins d’agir avant qu’il ne soit trop tard». En outre, «l'activation des réseaux neuronaux qui entraîne une libération de neurotransmetteurs peut aussi être détectée dans le fluide interstitiel».

Comme, jusqu'ici, «la taille des sondes et les lésions locales dues à leur implantation étaient des paramètres qui perturbaient la qualité des mesures» puisque «la rupture des petits vaisseaux cérébraux pendant l'implantation de la sonde représente notamment un déclencheur majeur de l'inflammation» de sorte que «dès l'heure qui suit l'implantation, la composition chimique locale des tissus cérébraux peut être affectée», la première innovation présentée dans ce travail «a consisté à développer des capteurs miniatures».

Concrètement, ces capteurs, «invisibles à l’œil nu», ont «un diamètre inférieur à 15 microns (contre 50 à 250 microns actuellement), soit inférieur à celui d'un cheveu». L'énorme avantage de cette miniaturisation «est que leur implantation ne déclenche plus de lésion au niveau des tissus nerveux»: en effet, leur taille «inférieure à la distance moyenne entre 2 capillaires du cerveau» fait que «ces derniers ne sont pas endommagés par le dispositif».

La seconde innovation a consisté à «recouvrir les fibres de carbone par du platine puis par une couche très fine d’enzyme» alors que jusqu'ici «l'analyse électrochimique à l'aide de microélectrodes en fibre de carbone se limitait à un nombre très restreint de molécules dites 'oxydables'»: le platine qui les recouvre «les rend compétentes pour y accrocher des enzymes et détecter un nombre potentiellement illimité de molécules». En fait, «la sensibilité obtenue est similaire ou meilleure que celle des fils en platine massif plus épais qui sont disponibles sur le marché».

Lors de tests en laboratoire, lorsque «ces capteurs ont été implantés dans les cerveaux de rats», aucune blessure n’a été détectée «au niveau des tissus ou des vaisseaux sanguins cérébraux» et «ces microélectrodes ont fourni des évaluations des taux de glucose, lactate et des concentrations d'oxygène plus fiables et plus précises en comparaison des capteurs conventionnels (ici un capteur est nécessaire pour chaque paramètre en implantant un 'peigne' avec plusieurs microélectrodes)».

Au bout du compte, après les nombreux tests «réalisés sur ces nouvelles microélectrodes notamment sur leur stabilité dans le temps puisqu'elles ont également été testées après 6 mois de stockage (température ambiante dans l'obscurité)», ce nouveau dispositif «pourrait être utilisé pour tester l’effet de certains médicaments sur le cerveau» et, à plus long terme, il pourrait fournir de précieuses informations aux médecins pour, d'une part, «mieux comprendre comment un patient atteint de lésions cérébrales récupère après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral» et, d'autre part, «les aider à prendre les meilleures décisions thérapeutiques en fonction de l’évolution du patient».