Des nano-sondes tri-dimensionnelles pour un suivi de l’activité neuronale à l’échelle cellulaire

Lundi, 3 Décembre, 2018

 

L'enregistrement de l'activité d’une population de neurones à l’échelle cellulaire représente un défi important en neurosciences. Des chercheurs de notre équipe Matériaux et procédés pour la nanoélectronique (MPN),  en collaboration avec des chercheurs du Centre de physiopathologie de Toulouse-Purpan1 ont développé une bio-plateforme de très haute sensibilité, qui permet l’enregistrement de l’activité électrique de cellules électrogènes sur une longue période, via des réseaux de nano-sondes à base de nanofils verticaux.

Ce nouvel outil fait l'objet d'un article publié dans une édition spéciale de Journal of Physics : Condensed Matter est très prometteur pour mieux comprendre les mécanismes élémentaires impliqués dans la communication neuronale avec une résolution cellulaire, à la fois dans des conditions normales et pathologiques. Si l'enregistrement d'une cellule unique peut être obtenu par des techniques à base de micropipettes, l'enregistrement simultané de l'activité de plusieurs cellules avec une grande résolution était jusqu’ici impossible. Utilisant des techniques conventionnelles de la micro-électronique, les chercheurs ont développé la bio-plateforme en intégrant des sondes à base de nanofils verticaux selon un procédé de fabrication à grande échelle. Ces nanostructures 3D permettent une très grande affinité avec la cellule interfacée, tout en étant très faiblement intrusives de par leurs basses dimensionnalités. Ces dispositifs ont démontré des rapports signal sur bruit records, jusqu’à 200 fois ceux obtenus avec des configurations d’électrodes conventionnelles. Ainsi, l’activité électrique des cultures primaires de neurones de mammifères a pu être enregistrée avec une très grande précision, notamment des signaux de faibles intensités, jusqu’alors invisibles avec les outils conventionnels.

De tels développements sont très prometteurs pour un meilleur raffinement dans l'analyse des mécanismes élémentaires impliqués dans la communication entre neurones individuels, permettant d’améliorer notre compréhension de nombreux troubles neurologiques et pouvant ainsi contribuer à un meilleur diagnostic et / ou à l’évaluation de l'efficacité de traitements. Un brevet a été déposé et il est maintenant envisagé le développement d'un démonstrateur ainsi que la commercialisation vers des entreprises spécialisées dans l’electrophysiologie in vitro.

 

Exemple de nanosondes 3D à nanofils (gauche) offrant une grande affinité avec la cellule neuronale (droite)
permettant un suivi de l’activité électrique avec une résolution record.

1 : CPTP / INSERM, CNRS, Université de Toulouse III-Paul Sabatier

Contact chercheur :
Guilhem Larrieu, chargé de recherche CNRS, responsable de l'équipe MPN

 

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