Présentation du projet
Ce travail de master au laboratoire ICube (Université de Strasbourg) s'attaque à un défi majeur de la neuromédecine : faire passer des médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique (BHE), une membrane protectrice naturelle qui empêche la plupart des traitements d'atteindre le cerveau.
La solution : un système d'ultrasons focalisés assisté par robot capable d'ouvrir précisément la BHE sur des zones ciblées, pour laisser entrer nanoparticules magnétiques et médicaments, de façon peu invasive, réversible et répétable.
Le problème clinique
La BHE est indispensable pour protéger le cerveau, mais elle bloque aussi environ 99 % des médicaments à grosses molécules destinés aux tumeurs cérébrales, aux maladies neurodégénératives et à d'autres pathologies. Les options cliniques actuelles sont limitées :
- la chirurgie ouverte (très invasive) ;
- la chimiothérapie systémique (toxique pour tout l'organisme, faible pénétration cérébrale) ;
- aucune voie d'administration non invasive efficace pour la plupart des pathologies.
Les ultrasons focalisés ouvrent une nouvelle voie : une ouverture de la BHE temporaire, localisée et non invasive.
Approche technique
Planification de trajectoires robotiques
Développement d'algorithmes d'optimisation pour calculer des trajectoires de l'effecteur, lisses et sans collision, qui :
- positionnent les transducteurs ultrasonores selon des angles précis pour un couplage acoustique optimal ;
- maintiennent un contact stable malgré la variabilité anatomique des patients ;
- minimisent l'exposition hors cible et les effets thermiques indésirables.
Contrôle en temps réel
Chaînes de contrôle sous ROS pour :
- l'ajustement en boucle fermée de la puissance et de la fréquence des ultrasons ;
- le retour d'imagerie échographique en temps réel (mode B et Doppler) ;
- la surveillance de sécurité avec arrêt automatique en cas d'anomalie.
Validation
Études précliniques ex vivo et in vivo, avec confirmation par imagerie de l'ouverture de la BHE et de l'extravasation des nanoparticules.
Impact concret : Therasonic
En 2026, le brevet EP4445859A1 (délivré en 2024) a été licencié en exclusivité à Therasonic, une start-up issue de NeuroSpin (CEA) qui porte cette technologie vers la pratique clinique. En tant qu'ingénieur consultant chez Therasonic, je continue de contribuer à transformer cette recherche en système thérapeutique.
Publications
Voir la page Publications pour les articles issus de ce travail :
- CRAS 2023 (modélisation d'un champ acoustique contrôlé)
- ISTU 2023 (sécurité et efficacité des ultrasons)
Ressources
- Brevet : EP4445859A1 (Google Patents)
- Entreprise : Therasonic