Informatique
Les nouvelles technologies rendent les implants neuronaux biocompatibles et plus durables
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Adapter l’électronique à notre cerveau
Au fil du temps, les appareils électroniques sont devenus progressivement plus petits et plus omniprésents dans nos vies, depuis les premiers ordinateurs centraux qui occupaient une salle entière, jusqu’aux smartphones d’aujourd’hui et aux divers appareils intelligents.
L’interface de contrôle de ces appareils a également évolué, passant des cartes perforées aux écrans tactiles, voire aux commandes vocales.
Il reste toutefois une étape supplémentaire pour un meilleur contrôle et une meilleure interface entre nous et notre ordinateur : le contrôler directement avec notre esprit.
Ces implants neuronaux étaient pendant longtemps un concept limité à la science-fiction. Mais ils sont sur le point de devenir une réalité. Il est probable que les premières applications seront médicales, pour la surveillance ou l’aide en cas de maladies affectant le cerveau. À long terme, les progrès réalisés dans le suivi de l’activité cérébrale pourraient se traduire directement par une intégration complète de nos pensées dans le contrôle de notre ordinateur.
Et peut-être, plus tard, une intégration transparente des deux, avec la possibilité à la fois excitante et effrayante de « télécharger » des données directement dans notre cerveau, comme dans les films Matrix.
Implant cérébral souple
L’une des difficultés d’implanter tout objet artificiel dans le corps est de ne pas endommager les tissus environnants. Pour certains implants médicaux comme les implants osseux, des métaux biocompatibles tels que le titane peuvent être utilisés. Mais pour les tissus plus souples comme le cerveau, des implants flexibles et souples sont indispensables, ce qui est difficilement compatible avec l’électronique traditionnelle.
De plus, l’électronique traditionnelle peut elle-même être endommagée par les fluides et les ions du corps.
Ainsi, si les composants électroniques et les organes qui les interfacent doivent être protégés l’un de l’autre, une stratégie alternative est probablement nécessaire.
« L’électronique avancée est en cours de développement depuis plusieurs décennies, il existe donc un vaste répertoire de conceptions de circuits disponibles.
Le problème est que la plupart de ces technologies de transistors et d’amplificateurs ne sont pas compatibles avec notre physiologie.
»
Dion Khodagholy, Professeur au département d’ingénierie électrique et d’informatique de l’UC Irvine.
C’est pourquoi des chercheurs de l’University of California, Colombia University étudient les transistors électrochimiques organiques souples pour la conception potentielle d’implants cérébraux. Ils ont publié leurs résultats dans Nature Communications, sous le titre « Spatial control of doping in conducting polymers enables complementary, conformable, implantable internal ion-gated organic electrochemical transistors ».
Électronique polymère
Pour remplacer le transistor en silicium dur, ils ont utilisé une électronique à base de polymères. Ils sont allés un pas plus loin que les tentatives précédentes de création de bioélectronique.
Dans les itérations précédentes de cette technologie, les transistors étaient fabriqués à partir de plusieurs matériaux différents. Cela les rendait trop encombrants et augmentait le risque de toxicité, un problème particulièrement aigu pour les interactions avec des organes sensibles comme le cerveau.
À la place, ils ont réussi à n’utiliser qu’un seul matériau biocompatible, le poly(3,4-ethylenedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS).
« En concevant des dispositifs avec des contacts asymétriques, nous pouvons contrôler l’emplacement du dopage dans le canal et passer du potentiel négatif au potentiel positif. Cette approche de conception nous permet de créer un dispositif complémentaire en utilisant un seul matériau. »
L’utilisation d’un matériau à base d’un seul polymère a également simplifié le processus de fabrication, le rendant plus susceptible d’être un design commercialement viable, adapté à la production de masse.
Source: Nature
Enfin, l’extrême flexibilité du dispositif lui permet de bouger avec le corps et même de s’adapter aux structures organiques à mesure qu’elles grandissent. Cela peut faire une différence considérable pour les applications pédiatriques, les enfants ayant besoin que l’implant s’adapte à eux au fil du temps.
Ions au lieu d’électrons
Un autre avantage de cette approche est que l’électronique utilise les signaux provenant des ions du corps, au lieu du courant électrique. C’est important car le flux ionique est la façon dont nos cellules transmettent l’information, même pour les neurones où la décharge électrique aux synapses résulte d’un changement de concentration ionique.
« Pour notre innovation, nous avons utilisé des matériaux polymères organiques qui sont intrinsèquement plus proches de nous biologiquement, et nous les avons conçus pour interagir avec les ions, car le langage du cerveau et du corps est ionique, pas électronique. »
Les implants ont pu détecter l’activité de neurones individuels, une fonctionnalité indispensable pour toute technologie future d’implants neuronaux.
La stabilité et la fiabilité des implants ont été testées sur des rongeurs vivants et en liberté de mouvement. La légèreté des implants pourrait révolutionner l’étude du cerveau de jeunes souris, qui sont trop petites pour être mesurées avec les implants traditionnels plus lourds et plus volumineux.
Source: Nature
Implants plus durables
Si des électroniques et capteurs flexibles et précis seront nécessaires pour tout implant neuronal, la durabilité constitue un autre enjeu.
Comme nous ne souhaitons pas rouvrir régulièrement le crâne pour changer l’implant, tout composant électronique utilisé doit être ultra‑durable et fiable.
Il est également probable que les implants nécessiteront toujours une forme d’électronique en silicium pour effectuer des calculs, même si ces parties n’interagissent pas directement avec le cerveau. Ainsi, rendre l’électronique en silicium capable de survivre dans l’environnement cérébral est également une étape nécessaire.
« Les implants neuronaux miniaturisés ont un potentiel énorme pour transformer les soins de santé, mais leur stabilité à long terme dans le corps constitue une préoccupation majeure. »
Dr Vasiliki (Vasso) Giagka, Professeure associée à l’Université technologique de Delft
Des chercheurs de l’Université technologique de Delft (Pays‑Bas), de l’University College London, de l’Imperial College London et de HUN‑REN (Hongrie) ont travaillé sur ce sujet. Ils ont publié leur découverte dans Nature Communications sous le titre « On the longevity and inherent hermeticity of silicon-ICs: evaluation of bare-die and PDMS-coated ICs after accelerated aging and implantation studies »
Protéger les puces du cerveau
Les chercheurs ont commencé par étudier le processus de dégradation des électroniques à base de silicium lorsqu’elles sont implantées dans le cerveau. Les tests ont été réalisés à la fois in vivo et en simulation des conditions in vivo en laboratoire.
Ils ont testé des puces provenant de deux fabricants différents, chacun utilisant un processus de fabrication distinct, ce qui permet d’étendre plus facilement les résultats à toute conception électronique en silicium.
Source: Nature
Les transistors, composants informatiques des puces, sont protégés par une fine couche d’oxyde de silicium et de nitrure de silicium d’environ 200–300 µm d’épaisseur. La stabilité de cette couche de protection détermine principalement la durabilité de la puce lorsqu’elle est implantée.
Source: Nature
Les chercheurs ont ensuite étudié l’utilisation du polydiméthylsiloxane (PDMS, caoutchouc silicone) comme revêtement souple mais perméable à l’humidité afin d’allonger la longévité des électroniques implantables. Certaines parties des puces ont été revêtues de PDMS, le reste étant laissé exposé, afin d’observer la différence de dégradation.
Source: Nature
Amélioration radicale de la durabilité
Lorsqu’elles sont exposées à un environnement nocif, que ce soit en laboratoire ou chez les rats, la couche de PDMS a offert une protection très durable au substrat de silicium. En revanche, une érosion rapide de l’oxyde et du nitrure de silicium s’est produite en quelques mois seulement, avec perte totale de la couche protectrice après 10 mois.
Source: Nature
« Nos résultats démontrent que les puces en silicium sans boîtier, lorsqu’elles sont soigneusement conçues, peuvent fonctionner de manière fiable dans le corps pendant plusieurs mois.
Nous étions tous surpris. Je ne m’attendais pas à ce que les micro‑puces soient aussi stables lorsqu’elles sont immergées et polarisées électriquement dans de l’eau salée chaude.
»
Il convient également de noter que la « Chip A » s’est érodée beaucoup plus rapidement que la « Chip B », de sorte que la conception d’une puce en silicium peut fortement influencer sa durabilité dans les applications d’implants neuronaux.
Une teneur légèrement plus élevée en hydrogène (H) dans la Chip A pourrait expliquer cette différence, ainsi que possiblement la morphologie (arrangements atomiques) jouant un rôle dans la stabilité chimique lorsqu’elle est exposée à des environnements humides.
Applications
La combinaison de puces en silicium capables de survivre longtemps dans le cerveau et d’électronique polymère flexible capable de détecter l’activité de neurones individuels ouvre la voie à de nouveaux concepts.
En effet, la combinaison de ces deux nouvelles caractéristiques pourrait rendre les implants beaucoup moins intrusifs et suffisamment durables pour devenir une partie semi‑permanente de notre cerveau.
« En prolongeant la durée de vie des implants neuronaux, notre étude ouvre des voies vers des technologies plus durables et efficaces pour les interfaces cerveau‑ordinateur et les thérapies médicales. »
Maladies neurologiques
Les premières applications des implants neuronaux seront dans la recherche biomédicale. Cela inclut une meilleure mesure de l’activité cérébrale dans les modèles animaux (en particulier les rats).
À plus long terme, cela devrait porter ses fruits dans de nouveaux types de traitements pour toutes sortes de maladies neurologiques, notamment la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), etc.
Cela pourrait également être utile pour traiter des troubles psychiatriques tels que la dépression clinique, voire le trouble bipolaire et la schizophrénie.
Cela fait suite au premier succès des implants neuronaux de la société Neuralink, soutenue par Elon Musk, axé sur l’amélioration de l’interface cerveau‑muscle défaillante.
Vrais implants neuronaux
Traduire directement l’activité cérébrale en entrées lisibles par les machines peut offrir un potentiel presque illimité, surtout avec la croissance parallèle de la technologie IA.
Dans un premier temps, cela pourrait aider les personnes souffrant d’une déficience motrice sévère, avec de nombreux exemples de cas d’utilisation potentiels :
- Restaurer la parole chez les personnes paralysées ou les victimes d’AVC.
- Améliorer la mobilité des victimes d’AVC ou des patients atteints de paralysie cérébrale, de dystrophie musculaire, etc.
- Permettre l’utilisation d’un curseur d’ordinateur ou d’outils télécommandés, aidant potentiellement les personnes handicapées à accomplir seules les tâches quotidiennes et à améliorer leur autonomie.
À plus long terme, ce type d’implant entrerait fermement dans le domaine de la science-fiction :
- Exosquelette réactif aux pensées de la même manière que nos muscles, multipliant la force normale.
- Contrôle à distance complet de corps robotiques loin de nos emplacements réels, avec des applications évidentes dans les industries dangereuses ou l’armée.
- Communication directe avec les ordinateurs pour les tâches professionnelles et le divertissement (jeux vidéo ou films VR, par exemple).
- Envoyer des données directement dans le cerveau, depuis l’amélioration de l’apprentissage des langues (ou peut-être la traduction en temps réel assistée par IA) jusqu’à la réception directe de données dans notre cerveau.
Bien sûr, plus l’interface entre l’électronique, les ordinateurs et notre cerveau se rapproche, plus les mesures de sécurité devront être renforcées. Alors que nous sommes déjà préoccupés par les risques de piratage de nos ordinateurs et téléphones, une attaque malveillante sur les implants neuronaux serait exponentiellement plus dommageable.
Investir dans les implants neuronaux & médicaux
Vous pouvez investir dans des sociétés liées aux implants via de nombreux courtiers, et vous pouvez trouver ici, sur securities.io, nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États‑Unis, au Canada, en Australie, au Royaume‑Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.
Si vous n’êtes pas intéressé par la sélection d’entreprises spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers des ETF tels que l’iShares U.S. Medical Devices ETF (IHI) ou le SPDR S&P Health Care Equipment ETF (XHE), qui offrent une exposition plus diversifiée pour profiter de la croissance du secteur des appareils portables et médicaux.
Vous pouvez également consulter notre article « Top 6 Medical Devices Stocks ».
Sociétés d’implants électroniques
PHG Graphique du prix
La première application des implants neuronaux sera probablement dans le domaine médical. Ainsi, en plus d’entreprises privées comme Neuralink et d’autres répertoriées dans notre article « 5 Best Brain-Computer Interfaces (BCI) Companies », les sociétés déjà fortement impliquées dans les capteurs électroniques de santé sont susceptibles d’être les premières à commercialiser une forme d’implants neuronaux.
Philips est une marque grand public d’électronique bien connue (rasoirs, brosses à dents électriques), également très active dans le secteur de la santé. Par exemple, elle était classée n° 1 pour les dépôts de brevets MedTech en Europe en 2022.
Elle est active dans les produits médicaux connectés, des objets portables à l’imagerie, en passant par les respirateurs ou les robots médicaux. L’entreprise est également active dans les semi‑conducteurs (y compris la technologie maglev) et la haute technologie/robotique/automatisation.
Source: Philips
Philips propose des objets portables pour les mesures cardiaques, respiratoires et d’activité. Ses capteurs peuvent être intégrés aux montres intelligentes, aux moniteurs de santé, aux patchs médicaux et aux traqueurs d’activité.
Lorsque les implants neuronaux deviendront une technologie avérée, nous pouvons nous attendre à ce que l’expertise de Philips en capteurs biocompatibles en fasse un leader du secteur.
En ce qui concerne les dispositifs médicaux, Philips privilégie une solution de partenariat, où elle développe pour des tiers leurs appareils médicaux IoT (Internet des objets) connectés, entièrement compatibles avec le reste des solutions Philips. Dans ce contexte, elle propose à ses clients le prototypage, le conseil réglementaire, le développement de produit de bout en bout et la production à l’échelle industrielle.
Cela fait de Philips une entreprise axée sur la technologie et un candidat probable pour intégrer rapidement des innovations telles que les générateurs piézoélectriques flexibles dans les dispositifs médicaux existants.
En 2023, les dispositifs de Philips ont directement touché 1,82 milliard de personnes.
L’entreprise souhaite créer un environnement de santé numérique entièrement intégré, où les capteurs correspondent aux dispositifs, puis utiliser plusieurs solutions de connectivité pour s’intégrer à la solution Philips HealthSuite Cloud et permettre des analyses de données approfondies.
Ici aussi, une interface électronique cérébrale directe pourrait s’intégrer de manière transparente à cette infrastructure informatique préexistante.
Source: Philips
En tant que fournisseur de l’industrie MedTech, Philips n’est pas aussi visible dans le secteur que d’autres entreprises plus importantes. Cependant, elle est experte dans la conception de dispositifs électroniques haute performance et de capteurs, repoussant souvent les limites de ce qui est possible dans son créneau en santé et objets portables.
Avec l’intégration croissante des objets portables et de l’électronique médicale dans les protocoles de santé et médicaux, le segment Healthcare de Philips devrait probablement croître au sein du conglomérat.
Référence de l’étude :
1. Wisniewski, D.J., Ma, L., Rauhala, O.J.et al. (2025) Spatial control of doping in conducting polymers enables complementary, conformable, implantable internal ion-gated organic electrochemical transistors. Nat Commun 16, 517. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55284-w
2. Nanbakhsh, K., Shah Idil, A., Lamont, C.et al. (2025) On the longevity and inherent hermeticity of silicon-ICs: evaluation of bare-die and PDMS-coated ICs after accelerated aging and implantation studies. Nat Commun 16, 12. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55298-4
