Détection de l'activité cérébrale par des nanoparticules superparamagnétiques d'oxide de fer

La détection précise des régions du cerveau abritant une activité électrique accrue joue un rôle central dans la compréhension et le traitement de maladies telles que l'épilepsie. Parallèlement à l'activité électrique, le cerveau produit des champs magnétiques à partir de l'activité électrique neuronale. Cette étude explore une nouvelle méthode de détection de l'activité cérébrale basée sur l'agrégation de nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer (NPSOF) par les champs magnétiques neuronaux. Les nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer (NPSOF) peuvent réagir aux champs magnétiques en s'agrégeant et représentent un potentiel candidat en tant que nouvel indicateur de l'activité neuronale. Nous avons émis l'hypothèse que les NPSOF à proximité de tissus cérébraux actifs s'agrégeraient proportionnellement à l'activité électrique neuronale. Nous avons également supposé que cette agrégation pourrait être détectée en utilisant l'imagerie par résonance magnétique (IRM), une modalité sensible aux changements de susceptibilité magnétique. Nous avons utilisé une approche expérimentale par étapes, prouvant d'abord le concept en utilisant des tranches de cerveau de rats gardées actives et en observant l'agrégation en direct sous microscopie. Nous avons ensuite utilisé un modèle similaire de tranches de cerveau de rats in vitro avec une activité réglable. Dans cette deuxième partie des expérimentations, après exposition à divers degrés d'activité, l'agrégation a été évaluée en utilisant l'IRM et la diffusion dynamique de la lumière (Dynamic light scattering, - DLS). Nous avons ensuite réalisé une première étude de faisabilité dans un modèle de rat épileptique in vivo. Nous avons constaté que l'augmentation de l'activité des tranches de cerveau était associée à des niveaux plus élevés d'agrégation mesurés par DLS, ce qui suggère que les champs magnétiques générés par le tissu neuronal pourraient induire une agrégation des NPSOF à proximité. Nous avons également constaté que les changements liés à l'agrégation des NPSOF peuvent modifier le signal IRM (temps de relaxation T2), permettant une détection de l'agrégation non invasive combinée à la résolution spatiale et aux capacités d'imagerie de l'IRM. Dans les expériences in vivo, l'activité cérébrale a été associée à une agrégation de NPSOF lorsque évaluée par IRM. Par contre, le modèle animal in vivo s'est démontré sous-optimal pour confirmer si l'activité épileptique peut engendrer une agrégation plus importante de NPSOF par rapport à l'activité cérébrale normale. Ces travaux confirment le potentiel des NPSOF pour détecter l'activité épileptique cérébrale. Les changements de signal à l'IRM induits par l'agrégation de NPSOF peuvent s'avérer un outil puissant pour la détection de l'activité électrique du cerveau à l'aide de NPSOF.