Une méthode novatrice baptisée GraMOS, développée par des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego, utilise le graphène pour stimuler et cultiver des organoïdes neuronaux. Cette technique exploite les propriétés optoélectroniques uniques du graphène pour convertir la lumière en signaux électriques doux, stimulant ainsi l'interaction et la communication au sein des organoïdes neuronaux.
Cette avancée fait suite à l'approbation en 2024 des neuro-implants en graphène par Inbrain Neuroelectronics à Barcelone, visant à "lire les pensées" et traiter la maladie de Parkinson. Cependant, GraMOS se distingue en intégrant directement le graphène dans les organoïdes, accélérant leur développement sans interventions invasives. Cette approche est particulièrement précieuse pour étudier les maladies liées au vieillissement en laboratoire.
Elena Molokanova, directrice générale de NeurANO Bioscience et inventrice de GraMOS, a souligné l'efficacité de cette méthode: "Grâce à l'application du graphène et de la lumière, nous avons réussi à stimuler la formation de connexions entre les neurones et à accélérer leur développement sans recourir aux méthodes optogénétiques standard." Cette "interaction douce" oriente les neurones vers une croissance plus rapide, essentielle pour la recherche sur les maladies liées à l'âge.
Les organoïdes neuronaux intégrant le graphène montrent une plasticité neuronale accrue, surpassant les capacités des micro-puces informatiques classiques. Cela ouvre des perspectives prometteuses pour l'amélioration de l'intelligence artificielle et sa capacité à résoudre des tâches complexes et non standard. Dans des projets expérimentaux, des organoïdes cérébraux dotés d'une interface en graphène ont été connectés à un complexe robotique, permettant un cycle complet de détection d'obstacle et de réponse neuronale en moins de 50 millisecondes.
Les recherches, publiées dans Nature Communications, indiquent que GraMOS a permis aux organoïdes de former des connexions plus solides et des réseaux mieux organisés, y compris dans des modèles issus de patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Le graphène s'est avéré sûr et biocompatible, sans causer de dommages aux neurones, même lors d'une exposition prolongée. L'intégration robotique a également été démontrée, où des organoïdes stimulés par graphène ont contrôlé un système robotique en temps réel.
"Ce n'est que le début", concluent les chercheurs. "La combinaison de la polyvalence du graphène et de la biologie des organoïdes cérébraux peut redéfinir les possibilités des neurosciences – de la compréhension du fonctionnement du cerveau à la création de paradigmes technologiques entièrement nouveaux." Ces avancées ouvrent la voie à des systèmes neuro-biohybrides, où le tissu neural vivant et les robots collaborent pour des prothèses améliorées, des interfaces adaptatives ou des méthodes de calcul innovantes.