Redonner la vue grâce aux ultrasons

Descriptif

Les interfaces cerveau-machine sont classiquement basées sur des réseaux d'électrodes multiples. L'optogénétique a révolutionné cette capacité à contrôler l'activité neuronale par l'expression ectopique d'opsines, mais son application aux gros cerveaux reste limitée en raison de l'absorption et de la diffusion de la lumière dans les tissus. Des ondes ultrasonores ont été proposées pour la neuromodulation à distance, mais cette approche est restée limitée à l'excitation à basse fréquence, pour éviter la surchauffe du tissu cérébral, au détriment de la résolution spatiale. L'expression de protéines mécanosensibles dans les neurones a récemment permis de réaliser l'activation ultrasonore (US) des neurones à des fréquences US élevées, une approche appelée "sonogénétique". En utilisant le canal ionique mécanosensible MscL, nous avons récemment apporté une première preuve de concept chez les rongeurs que les neurones corticaux peuvent être activés in vivo par des ultrasons à haute résolution spatio-temporelle et à faible intensité. Nous proposons ici de développer une stratégie sonogénétique intégrée pour l'activation/inhibition à distance de réseaux neuronaux par des ondes ultrasonores dans de grands cerveaux de primates. Le projet comprend 1) l'optimisation et la diversification des actionneurs sonogénétiques pour un contrôle neuronal sûr, 2) la conception de technologies pour des stimulations ultrasonores à motifs, 3) la démonstration de l'efficacité et de la haute résolution spatio-temporelle de l'approche sonogénétique dans le contrôle du cortex visuel des primates. Ce projet est basé sur une combinaison synergique unique d'expertise, avec un biologiste synthétique en ingénierie des canaux ioniques, un neurobiologiste avec une expertise en vision, et un physicien avec une expertise dans les technologies ultrasonores. Ces trois chercheurs principaux seront soutenus par un expert en livraison de vecteurs AAV. Le projet débouchera sur une nouvelle interface cerveau-machine permettant d'étudier le fonctionnement des circuits neuronaux, même à l'intérieur de gros cerveaux, grâce à la sonogénétique sans contact. Cette technologie sonogénétique ouvrira de nouvelles voies pour le traitement des dysfonctionnements neurologiques tels que la restauration de la vision chez les patients aveugles.