Fibres Optiques pour Surveiller le Cerveau après un Traumatisme

Chaque année, les lésions cérébrales traumatiques touchent des millions de personnes dans le monde, laissant parfois de lourdes séquelles. L'un des dangers majeurs après un tel choc est l'apparition d'un œdème cérébral secondaire, responsable de dommages supplémentaires pouvant être fatals. Pour mieux prévenir ces complications, des chercheurs de l'Imperial College London ont mis au point un dispositif médical innovant à base de fibres optiques.

Un mini-faisceau de fibres optiques pour ausculter le cerveau en continu

Leur invention consiste en un fin cathéter de 2,5 mm de diamètre renfermant un faisceau de fibres optiques. Chacune de ces fibres est équipée à son extrémité d'un capteur fluorescent spécifique, permettant de mesurer sélectivement et en continu six biomarqueurs clés de la santé cérébrale :

• La température
• Le pH
• Les concentrations en oxygène dissous
• Le taux de glucose
• Les niveaux d'ions sodium
• Les niveaux d'ions calcium

Ces paramètres sont analysés à partir du liquide céphalo-rachidien, le fluide dans lequel baigne le cerveau. Des algorithmes d'apprentissage automatique décodent ensuite les signaux reçus pour fournir une évaluation en temps réel de l'état du cerveau.

Une surveillance indispensable après un traumatisme crânien

Après une lésion cérébrale traumatique initiale, un œdème cérébral secondaire peut se développer, comprimant dangereusement le cerveau contre la boîte crânienne. C'est actuellement la première cause de décès à l'hôpital suite à un traumatisme crânien.

Un monitoring cérébral continu et complet est crucial pour identifier à temps les changements ou détériorations des fonctions cérébrales, permettant une intervention rapide et des traitements personnalisés.

– Équipe de recherche de l'Imperial College London

Contrairement à la lésion initiale, cet œdème secondaire peut être atténué par une surveillance étroite de paramètres comme l'EEG, la pression intracrânienne, le flux sanguin cérébral et les niveaux d'oxygène du cerveau. Des appareils séparés sont actuellement utilisés pour mesurer ces indicateurs.

Vers une surveillance cérébrale multiparamétrique et en temps réel

Le dispositif à fibres optiques développé par les chercheurs londoniens permet de franchir un cap en mesurant simultanément six biomarqueurs cérébraux. Testé avec succès sur des modèles animaux de lésion cérébrale traumatique, il a également fait ses preuves sur des échantillons de liquide céphalo-rachidien de patients.

Les capteurs fluorescents miniaturisés, excités par un laser multi-longueurs d'onde, assurent une mesure sélective, précise et stable dans le temps. Et la finesse du cathéter ainsi que les matériaux biocompatibles utilisés réduisent les risques de dommages aux tissus cérébraux, permettant une implantation à long terme.

Un outil polyvalent, adaptable à de nombreuses situations cliniques

Au-delà de la surveillance post-traumatique, ce système de monitoring cérébral pourrait trouver de nombreuses applications médicales :

• Suivi des accidents vasculaires cérébraux (AVC)
• Évaluation pendant les chirurgies d'exérèse de tumeurs cérébrales
• Guidage lors d'interventions neurochirurgicales assistées par IRM
• Couplage avec des systèmes d'administration de médicaments pour mesurer la réponse aux traitements

De plus, les chercheurs soulignent que leur dispositif n'est pour l'instant configuré que pour six biomarqueurs, mais qu'il serait techniquement possible d'en surveiller plus d'une dizaine en parallèle en optimisant les composants.

Le système est peu invasif, multiplexé, sensible, sélectif, robuste, entièrement réversible et adapté aux applications à long terme. Il est très prometteur pour une surveillance précise et continue de la physiologie cérébrale profonde.

– Conclusion de l'étude publiée dans ACS Sensors

Grâce aux progrès de la photonique et des nanotechnologies, le monitoring cérébral s'apprête à entrer dans une nouvelle ère. Ces outils de surveillance plus complets et en temps réel pourraient considérablement améliorer la prise en charge des patients victimes de lésions cérébrales et réduire le risque de séquelles invalidantes. Un nouvel exemple de comment les technologies de pointe bouleversent la médecine moderne.