Apporter un éclairage sur la santé cérébrale des nourrissons
Les nourrissons nés avec une cardiopathie congénitale(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (CC) nécessitent souvent des interventions chirurgicales complexes au cours de leurs premiers mois de vie. Bien que ces interventions puissent les sauver, elles comportent un risque élevé de lésions cérébrales en raison des fluctuations du débit sanguin et de l’apport en oxygène. Les moniteurs traditionnels ne fournissent que des informations limitées, rendant la réaction du cerveau pendant et après une intervention chirurgicale difficile à comprendre pour les cliniciens.
Surveiller le cerveau du nourrisson
Le projet TinyBrains(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, entendait y remédier en créant de nouveaux outils qui combinent des mesures basées sur la lumière et des mesures électriques pour étudier la santé cérébrale avec un niveau de détail sans précédent. «Notre objectif était de développer des systèmes non invasifs permettant une surveillance en temps réel des fonctions cérébrales, de la consommation d’oxygène et du flux sanguin chez les nouveau-nés atteints de CC», explique Turgut Durduran, coordinateur du projet. «Ce faisant, nous pouvons fournir aux cliniciens de meilleures données pour les guider dans leurs décisions vitales.» L’équipe de TinyBrains a conçu deux prototypes innovants, un neuro-imageur et un neuro-moniteur, qui fusionnent trois technologies puissantes en un seul dispositif compact: la spectroscopie proche infrarouge (SPIR), la spectroscopie de corrélation diffuse (DCS pour «diffuse correlation spectroscopy») et l’électroencéphalographie (EEG). La SPIR et la DCS recourent à une lumière proche infrarouge inoffensive pour mesurer le débit sanguin cérébral et le métabolisme de l’oxygène, tandis que l’EEG capture l’activité électrique du cerveau. Ensemble, ces signaux révèlent comment les neurones, les vaisseaux sanguins et l’oxygène, collectivement appelés unité neurovasculaire, interagissent dans le cerveau. Le système TinyBrains offre de manière unique des mesures simultanées et colocalisées qui quantifient le bon fonctionnement du cerveau et sa capacité à recevoir suffisamment d’oxygène pour maintenir cette activité. Un harnais sur mesure et des capteurs hybrides rendent le dispositif adapté même à une utilisation néonatale délicate.
Du laboratoire à la clinique
Pour valider le système, les chercheurs ont d’abord développé un modèle préclinique imitant une chirurgie cardiaque néonatale complexe en recourant à des porcelets, un modèle bien établi pour étudier la fonction cérébrale des nouveau-nés. Ils ont ainsi pu simuler des procédures telles que le pontage cardiopulmonaire et l’arrêt cardiaque en hypothermie profonde, et surveiller comment l’activité cérébrale et l’oxygénation évoluaient tout au long du processus. La plateforme a démontré une grande sensibilité aux variations de l’apport en oxygène et de la réponse neuronale. TinyBrains a ensuite testé ses dispositifs sur 29 nourrissons subissant une chirurgie cardiaque. Le neuromoniteur a permis de suivre avec succès l’évolution de l’oxygénation cérébrale et de l’activité électrique au cours des différentes phases chirurgicales, depuis le début du pontage cardiopulmonaire jusqu’à la récupération. Parallèlement, le neuro-imageur a été utilisé pour examiner comment le cerveau des bébés réagissait à des sons simples, offrant de nouvelles perspectives sur le couplage neurovasculaire et la fonction développementale avant et après l’intervention chirurgicale. «Ces résultats ont démontré que notre plateforme pouvait détecter des changements subtils dans la fonction cérébrale que d’autres moniteurs cliniques ne parviennent pas à déceler. Il s’agit d’une étape cruciale pour prévenir les complications neurologiques chez ces nourrissons vulnérables», souligne Turgut Durduran.
Transformer les soins néonatals
Le principal accomplissement de ce projet réside dans la création d’un outil complet, non invasif et multimodal pour l’étude du cerveau du nourrisson. Pour la première fois, les cliniciens peuvent évaluer simultanément l’activité neuronale, la consommation d’oxygène et le débit sanguin, offrant ainsi un tableau complet de la santé cérébrale, connu sous le nom d’«indice de santé cérébrale». Les pipelines d’intégration de données parfaitement fluides de TinyBrains rendent cette technologie compatible avec les environnements hospitaliers, facilitant ainsi son adoption par les équipes cliniques. L’équipe travaille actuellement sur une feuille de route clinique afin de rapprocher ces prototypes d’une utilisation concrète. Elle comprend des essais cliniques multisites, des collaborations avec des développeurs de technologies et la poursuite des recherches en neurosciences du développement.
