Les implants médicaux sont de plus en plus petits et plus intelligents. Mais les amener à se parler reste délicat.
Aujourd'hui, les chercheurs ont mis au point un moyen permettant à de minuscules dispositifs implantables d'envoyer des signaux électriques à travers les propres tissus du corps. L'approche pourrait offrir un moyen de faible puissance pour que les implants fonctionnent ensemble, l'un détectant un symptôme et l'autre délivrant un traitement, rapporte l'équipe le 24 septembre dans Science.
Actuellement, faire communiquer les appareils à travers les tissus implique des compromis. Certains appareils médicaux, tels que les pompes à insuline liées aux glucomètres, utilisent le Bluetooth, qui repose sur des signaux radio. La réception de ces signaux nécessite de l'énergie même lorsqu'un appareil ne fait qu'écouter, ce qui augmente le besoin en énergie de la batterie et rend les appareils plus difficiles à rétrécir. Les signaux radio s’affaiblissent également à mesure qu’ils traversent les tissus corporels, limitant la distance entre les appareils de communication.
Le nouveau réseau appelé SWANS, le Smart Wireless Autonomous Networking System, fonctionne différemment. Un hub ou implant externe portable génère une impulsion électrique qui produit un petit courant dans les tissus environnants. De minuscules implants peuvent détecter ces signaux électriques tout en n’utilisant presque aucune énergie lorsqu’ils ne font qu’écouter. Et sans grosses piles, ces implants peuvent être suffisamment petits pour être injectés à l’aide d’une seringue.
Pour démontrer le fonctionnement du réseau, l’équipe a attaché des capteurs de mouvement aux pattes avant des rats. Lorsque les animaux bougeaient leurs pattes avant, le centre externe du système envoyait des signaux à travers leur corps vers des implants neurostimulateurs situés dans les nerfs sciatiques, provoquant la contraction des muscles des pattes arrière.
Les membres synchronisés n’étaient pas vraiment la question. L'expérience a été conçue pour montrer que les signaux pouvaient voyager à travers le corps, reliant différents types d'appareils, explique Alex Abramson, ingénieur biomédical à Georgia Tech à Atlanta. Il s’agissait « d’une preuve de concept montrant que vous pouvez vraiment connecter ce système à n’importe quoi ».
Abramson affirme qu'un réseau d'implants intelligents pourrait automatiquement administrer un médicament ou stimuler un neurone exactement lorsque cela est nécessaire pour traiter des maladies complexes comme la maladie de Parkinson. Des signaux simples peuvent être envoyés d’un implant à un autre, tandis qu’un hub externe peut coordonner des réseaux plus complexes de capteurs et de dispositifs, éventuellement en utilisant l’intelligence artificielle.
Avant que le nouveau réseau puisse être utilisé chez l'homme, les chercheurs devront démontrer que les signaux électriques ne provoquent pas de problèmes involontaires comme des perturbations du rythme cardiaque. De tels problèmes ne sont pas encore apparus dans les expériences sur les rats, mais la technologie devra être testée sur des périodes plus longues et sur des animaux plus gros, explique Abramson.
L'ingénieur en matériaux Amir Alavi affirme que le potentiel du réseau pourrait croître à mesure que d'autres technologies s'améliorent, notamment les appareils portables, les systèmes d'IA et les capteurs implantables miniatures sans pile comme ceux que son laboratoire développe. « Il y a maintenant plusieurs directions vraiment intéressantes qui convergent », déclare Alavi, de la Swanson School of Engineering de l'Université de Pittsburgh. « Si ces éléments finissent par s’assembler, vous pourriez avoir des implants beaucoup plus petits, plus simples, plus durables et plus connectés que ceux dont nous disposons aujourd’hui. »