Que fera t-on demain avec notre cerveau ? L’émergence de la neuroingénierie- qui revient à mettre ensemble génétique, neurologie, chimie et informatique- ouvre le champ des possibles. Au cœur de la révolution des neurosciences, avec un objectif qui peut s’avérer à la fois prometteur et inquiétant : intervenir sur les circuits du cerveau humain pour le réparer ou le rendre « plus efficient ».

Si le cerveau reste un continent à découvrir, les avancées -qu’il s’agisse de certaines stimulations par des neuro-implants, des interactions des gènes dans certaines pathologies , de la psychoparmacologie, de la valeur prédictive de certaines images cérébrales- sont porteuses d’espoir mais pas exemptes de questions éthiques; permettant, par exemple , de réparer toutes sortes de déficits sensoriels, ou moteurs, et même de stimuler nos capacités cognitives….

Ed Boyden, à la tête du laboratoire de neuroingénierie au sein MIT – Massachusetts Institute of Technology- est un des fondateurs de cette nouvelle discipline: il met au point des outils d’analyse des circuits du cerveau pour, en quelque sorte, construire des interfaces qui peuvent créer de nouvelles voies cérébrales en vue d’améliorer ou de « réparer » dans le cas du parkinson ou de l’Alzheimer, ou encore de rétablir les capacités de mobilité d’une personne handicapée, de rendre la vue aux non voyants ou de corriger les perturbations du caractère comme la dépression…

Une approche multidisciplinaire

Ses recherches, basées sur la multidisciplinarité, traquent tout ce qui entre en ligne dans le contrôle du circuit cérébral. Il est considéré par Discover Magazine parmi les 20 meilleurs chercheurs de moins de 40 ans.
Avec ses collègues du MIT, Ed Boyden a mis au point il y a quelques années une méthode basée sur la génétique pour activer ou désactiver les neurones en utilisant des éclairs lumineux. Tout part d’une protéine photosensible dérivée d’une algue, la ChR2, qui exposée à de la lumière bleue génère un courant électrique dans la cellule. Modifiées génétiquement des cellules du cerveau peuvent aussi fabriquer à leur tour cette protéine.

De même lorsqu’on les soumet à de la lumière jaune, les neurones dotés de NpHR se taisent. Si on bricole des neurones pour qu’ils expriment les deux protéines à la fois, on obtient une sorte de bouton «marche-arrêt» , ce qui permet activer ou non des cellules spécifiques.

Introduite dans le cerveau ou les yeux à travers la thérapie génique cette protéine s’installe sur la membrane de la cellule et l’active quand elle est exposée à la lumière, déclanchant un courant électrique. L’idée : en envoyant un faisceau de lumière dans un paquet de neurones, seuls ceux qui contiennent la molécule photosensible seront affectés.

Comme un interrupteur

Avec des neurones ainsi modifiés, Ed Boyden peut mettre en place des implants cérébraux qu’il peut stimuler par la lumière, implants qui pourraient être utilisés par exemple pour soigner le parkinson pour lequel on utilise des implants stimulés par du courant électrique.

Récemment dans un article publié avec son équipe, il a montré que la molécule sensible à la lumière fonctionne correctement sur les singes et semble bordée en terme de réponse immunitaire après neuf mois, ce qui est un grand pas. Autre expérience des cellules modifiées se sont mises à réagir directement à la lumière et à envoyer des impulsions électriques au cortex visuel sur des souris aveugles, selon des premiers résultats présenté à la Neurotechnology conference de San Francisco en mai dernier : les animaux testés pouvaient nager vers la lumière et donc voyaient; que voyaient-ils on ne le sait pas ! Ed Boyden va désormais consacrer une partie de ses recherches à une maladie dégénérative de l’œil .

Avant d’installer cet interrupteur dans le cerveau d’êtres humains, et de développer des micro implant, il faudra cependant régler quelques détails techniques mais surtout éthiques. Aussi séduisante et porteuse d’espoir est l’idée permettant par exemple aux paraplégiques d’utiliser des membres artificiels uniquement par la force de la pensée qu’est inquiétante celle qui revient à permettre au soldat de demain de communiquer par « télépathie » avec un drone à qui il donnera l’ordre de tirer .

La quête du « sur mesure »

« Nous sommes convaincus que si nous le pouvons, nous avons l’obligation de créer un cerveau qui fonctionne mieux » explique le chercheur sur son blog. Le cerveau est complexe (avec plus d’une centaine de milliards d’éléments interconnectés) subtile, et inaccessible. « Pour être neuroingénieur vous devez être capable de tirer partie de n’importe quelle idée ou fait que vous découvrez qui vous vous permette d’avoir la main sur une fonction ou un processus cérébral, c’est identifier des problèmes et des solutions en reliant des sujets souvent distants, par la logique ou l’intuition » explique -t-il sur son blog (1)

En stimulant certains circuits neuronaux il est apparu que la manipulation d’une région spécifique du cerveau peut changer beaucoup de fonctions cognitives et émotionnelles en parallèle et pas toujours de façon souhaitable. « Notre job revient à sculpter l’activité du circuit de façon à ce qu’elle suive un certain comportement sans produire de changement qui ne soit pas une amélioration ».

Multiples expérimentations

Le MIT n’est pas le seul à abriter un laboratoire de neuroingénierie et à avancer sur le terrain de l’expérimentation: A la Duke University, au centre de neuroingénierie, un groupe de singes contrôle un membre mécanique par la seule force de la pensée . Au Neurobotic Lab de l’Université de Washington des prothèses susceptibles de redonner de la mobilité aux handicapés sont en passe d’être autorisées pour des essais cliniques. Pour le directeur du département Neuroingénierie de Stanford University , il faut essayer : « si l’ordinateur et le cerveau parlent même langage, pourquoi ne devrait-on pas être en mesure de faire parler l’un avec l’autre. La communication se fait de la même manière, binaire ». Et comme l’ordinateur, construit autour de petites unités reliées et connectées de façon à permettre l’élaboration de l’information, les neurones nécessaires à codifier notre pensée utilisent des neurotransmetteurs. La neuroingénierie en voulant établir un contrôle des circuits du cerveau de façon « ciblée » joue la carte du « sur mesure ».

(1)http://www.technologyreview.com/blog/boyden/