CNRS La lettre innovation

L'électroencéphalographie (EEG) est un examen irremplaçable pour le diagnostic de l'épilepsie : mais elle ne peut pas aujourd’hui être réalisée simultanément avec une IRM, technique d’imagerie médicale qui permet de localiser précisément les zones du cerveau responsables de la maladie, car les électrodes utilisées pour l'EEG sont métalliques et donc incompatibles avec les champs magnétiques appliqués par l'IRM. Le projet, EasyLepsy est en passe de lever cet obstacle grâce aux travaux menés à l’Institut Femto-ST², qui développe des capteurs non métalliques pour l'électro encéphalographie.

500 000 personnes souffrent d'épilepsie en France. EasyLepsy répond donc à un enjeu de santé publique en ouvrant la voie à de nouveaux modes de diagnostic et de contrôle de l'épilepsie et d'autres maladies neurologiques. En dehors de sa compatibilité avec l'IRM, le nouveau capteur a l'avantage de s’utiliser sans gel à appliquer sur le crâne du patient, et d'autoriser des mesures en continu, éventuellement à domicile.

La technologie au cœur du projet repose sur dix ans de recherche sur le nano usinage d'un matériau, le niobate de lithium (LiNbO3). En effet, c'est la maîtrise acquise sur ces procédés qui permet aujourd'hui à l'équipe de Femto-ST de fabriquer le composant clé des capteurs non métalliques : une membrane très mince (750 nanomètres d'épaisseur) de LiNbO3 percée de trous dont le diamètre est de quelques centaines de nanomètres. Le capteur breveté1 est constitué de la membrane nanostructurée en niobate de lithium, assemblée sur une fibre optique. Le dispositif est complété par une source laser et un détecteur. L'ensemble détecte le champ électrique créé par l'activité cérébrale. La membrane nanostructurée est un cristal photonique dans lequel la lumière du laser se réfléchit entièrement à une longueur d'onde précise (1550 nm). La présence d'un champ électrique déplace ce pic de longueur d'onde, déplacement qui est mesuré par le détecteur. Le dispositif mesure ainsi les variations d'amplitude de champ électrique, et la fréquence de ces variations, soit les caractéristiques nécessaires à l'EEG. « C'est la nanostructuration de la membrane – le cristal photonique - qui, à terme, permettra d'atteindre une sensibilité de l'ordre du micro volt, indispensable pour l'électro encéphalographie », souligne Maria-Pilar Bernal, directrice du Département d'optique de Femto-ST et responsable du projet EasyLepsy.

L'équipe d'EasyLepsy prévoit de tester, dans un an, deux électrodes sur des souris épileptiques. A la fin du projet de maturation soutenue par la SATT Grand Est, d'une durée de 24 mois, sont prévus les premiers essais cliniques d'un casque d'EEG comportant six électrodes non métalliques, sur des patients sains. D'ores et déjà, faisabilité industrielle des capteurs est à l’étude pour permettre la fabrication du cristal photonique par gravure plasma (utilisée couramment en microtechnologies), au lieu de la technique par faisceau d'ions focalisé (FIB) du laboratoire, trop coûteuse. La technologie est prometteuse dans de nombreux domaines d’application autres que le diagnostic et traitement de maladies neurologiques. Des premiers contacts ont été établis avec des sociétés qui ont exprimé un fort intérêt pour l’exploitation industrielle de cette technologie, et avec lesquelles des négociations sont en cours.

¹ Brevet FR1659840, en copropriété CNRS/Université de Franche-Comté, « Capteur à fibre optique intégrant une membrane d'épaisseur sub-longueur d'onde en niobate de lithium » déposé le 12/10/2016 et étendu à l’internationale le 29/09/2017.

² CNRS/Université de Franche-Comté/Université Tech Belfort-Montbeliard/Ecole nationale supérieure méca et microtechnique