Cette nouvelle approche pourrait révolutionner les implants : votre corps devient leur réseau de communication !

Grâce à la miniaturisation, il existe tout un éventail grandissant de petits appareils électroniques utilisés en médecine, portés à même le corps ou des implants. Toutefois, ils souffrent d'un défaut majeur. Pour communiquer, ils utilisent des technologies comme le Bluetooth ou le NFC, dont les ondes traversent difficilement le corps humain. Pour envoyer un signal assez fort, ils nécessitent des antennes, ainsi que des batteries de plus grande capacité, ce qui rend ces appareils assez encombrants.

Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'Institut de technologie de Géorgie se sont intéressés à un nouveau moyen de communication pour les implants. Dans un article publié dans la revue Science, ils présentent une technique qui transforme le corps humain en réseau de communication. L'idée est de pouvoir créer des boucles fermées, avec des capteurs situés à un endroit du corps qui communiquent avec des actionneurs, par exemple un stimulateur électrique, situé à un autre endroit du corps.

Les chercheurs ont réussi à créer des implants suffisamment petits pour passer dans une aiguille. © Institut de technologie de Géorgie

Le corps humain transformé en réseau

Les chercheurs se sont inspirés de la signalisation ionique du système nerveux. Ils ont ainsi mis au point une plateforme de communication qui utilise les tissus comme milieu conducteur, qu'ils ont baptisée SWANS (Smart Wireless Autonomous Networking System). Ils peuvent ainsi connecter des appareils entre eux directement, même lorsqu'ils sont situés à l'intérieur du corps, comme dans l'estomac.

« Grâce à notre système, vous pouvez désormais placer des capteurs au meilleur endroit possible pour détecter un signal biologique, et des actionneurs au meilleur endroit possible pour exercer une action thérapeutique », explique Alex Abramson, l'un des auteurs.

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Une communication minimaliste, mais suffisante

La quantité de données qu'il est possible de transmettre est très limitée. Pour les actionneurs, il s'agit plutôt d'envoyer une impulsion pour activer ou désactiver un appareil, autrement dit un signal marche/arrêt. Pour les capteurs, il s'agit plutôt de signaler la présence ou l'absence d'une condition spécifique. Chaque implant est programmé pour répondre à une impulsion d'une tension et d'une durée précises, ce qui permet de les commander individuellement. Les chercheurs envisagent ainsi de pouvoir combiner les données de plusieurs capteurs à différents endroits du corps afin de déclencher une action thérapeutique.

Les chercheurs ont démontré la viabilité de ce système sur un rat. Des capteurs détectent les mouvements d'une patte avant, et déclenchent une stimulation au niveau d'une patte arrière, simulant ainsi la marche. Toutefois, il faudra encore le tester sur des animaux plus grands et des humains.

L’implant, à droite, peut communiquer avec des objets connectés placés sur la peau. © Institut de technologie de Géorgie

La fin des grosses batteries pour implants

Grâce à ce système qui réduit considérablement la consommation électrique des appareils, les chercheurs ont réussi à créer des implants de moins de trois millimètres. Ils sont suffisamment petits pour être implantés avec une (très grosse) seringue. Ils sont aussi conçus pour durer très longtemps. La consommation d'énergie des composants qui reçoivent le signal est négligeable, ce qui signifie que l’autonomie des implants ne diminue pas tant qu'ils n'ont pas été activés par un signal. À raison d'une activation par jour, un actionneur pourrait durer une année entière avant d'avoir besoin d'être remplacé.

Selon les chercheurs, les impulsions électriques utilisées par SWANS n'ont pas endommagé les tissus au cours de la période des recherches, qui a duré deux mois. Toutefois, il faudra des études sur une plus longue durée pour s'assurer qu'il n'y a aucun effet sur le comportement des cellules et des tissus, ainsi que sur les réponses électrophysiologiques.