Une collaboration impliquant plusieurs chercheurs issus de différents groupes de l’IEMN (NCM, NBI, BioMEMS, Carbon et NAM6) ainsi que le LilNCog center (anciennement JPARC) a permis de développer un nouveau type de réseau de microélectrode (MicroElectrodesArrays – MEA).
Réalisées en PEDOT:PSS, elles sont totalement transparentes et permettent d’avoir un système de mesure électrophysiologique combiné à une lecture optique pour la caractérisation de réseaux de neurones in vitro.
Les applications visées s’étendent à l’imagerie calcique, l’immunomarquage et l’optogénétique.
Les réseaux de microélectrodes (MEA) permettent d’enregistrer l’activité biologique in vitro de cellules neuronales, cardiaques ou encore des tranches de cerveau. Cependant, la plupart des systèmes MEA disponibles dans le commerce intègrent des électrodes non transparentes. Depuis peu, le développement d’outils de mesure intégrés combinant à la fois l’électro- et l’optophysiologie suscite un grand intérêt dans le cadre d’une meilleure compréhension des phénomènes physiologiques au sein de réseaux neuronaux. Le développement de microélectrodes transparentes permet de réaliser à la fois des mesures électrophysiologiques et d’imagerie optique de manière simultanée. Certains dispositifs ont déjà été développés, voire commercialisés. Ils utilisent alors des électrodes en ITO, en graphène mais toujours soit au détriment des valeurs d’impédance (trop élevées) ou de transparence (trop faibles). Un compromis étant systématiquement nécessaire.
Dans cette étude, nous avons développé des MEA optiquement transparentes entièrement réalisées en PEDOT:PSS. Elles présentent de faibles valeurs d’impédance électrique (33 MΩ µm2), comparables aux valeurs d’impédance des dispositifs MEA commercialement opaques (électrodes en TiN). Ce nouveau type de MEA ouvre ainsi la voie à de nombreuses applications de pointe en neurosciences : exploration de l’état physiologique des cellules neuronales dans des conditions normales ou stressantes, étude de la complexité et de l’hétérogénéité cellulaire du réseau neuronal considéré et de réaliser des expérience d’optomodulation (activation/inactivation de certaines fonctions) des réseaux de neurones, comme la modulation optogénétique et photochimique (libération de médicaments contrôlée).
Pour mener à bien ce travail, des chercheurs de l’IEMN et du LilNCog center ont reçu le soutien d’un projet PEPS (M2NP), du labex DISTAlZ et de l’ERC CoG Ionos.
En savoir plus
https://authors.elsevier.com/a/1bpq83IQMPISPj
