Une avancée dans Nature Electronics
Des chercheurs chinois ont mis au point une microélectrode extensible qui s’adapte en temps réel aux mouvements naturels du cerveau, levant un obstacle technique majeur qui a longtemps freiné l’application clinique des interfaces cerveau-machine invasives. Les travaux, dirigés par Fang Ying, de l’Institut chinois de recherche sur le cerveau de Pékin, ont été publiés dans la revue Nature Electronics le 6 février 2026. Cette innovation répond à un défi fondamental des neurotechnologies. Si les électrodes souples classiques peuvent se plier, elles ne peuvent pas s’étirer. Cette limite les fait se rétracter par rapport au tissu neural lorsque le cerveau palpite au rythme des battements du cœur ou change de position dans le crâne. La nouvelle architecture d’électrode repose sur une conception en spirale qui transforme les forces d’étirement en mouvements de flexion sans danger, permettant au dispositif d’accompagner les mouvements du cerveau au lieu de leur résister. La géométrie en spirale permet à l’électrode de s’étirer et de se comprimer comme un ressort, s’adaptant aux mouvements rythmiques du cerveau sans transmettre de forces de cisaillement dommageables aux tissus neuraux délicats.
Sommaire
Le problème s’est révélé à l’équipe de Fang lors d’expériences sur des primates non humains, il y a environ quatre ans. Dans un entretien exclusif, elle a expliqué que l’équipe avait constaté que les électrodes souples risquaient réellement de se rétracter sous l’effet des mouvements du cerveau. Cette observation a conduit les chercheurs à explorer de nouvelles approches structurelles permettant aux électrodes de s’étirer sans exercer de force dommageable sur les tissus environnants.
Pourquoi la souplesse ne suffit pas
Le problème de la rétraction des électrodes a retenu l’attention internationale en 2024, lorsque Neuralink, l’entreprise d’Elon Musk, a indiqué qu’environ 85 % de ses 1 024 électrodes souples s’étaient rétractées du cerveau du premier patient humain dans les semaines suivant l’implantation. Le cerveau n’est pas un organe statique. Il se déplace d’environ 100 micromètres à chaque cycle cardiaque et change de position avec la respiration et les mouvements de la tête. Les électrodes linéaires traditionnelles, bien qu’elles puissent se plier, n’ont pas la souplesse mécanique nécessaire pour s’adapter à ces mouvements constants. Lorsqu’une extrémité de l’électrode est ancrée au crâne et l’autre au tissu cérébral, tout mouvement relatif crée une tension. Les conceptions classiques réagissent à cette tension en s’éloignant du tissu, ce qui entraîne une perte de signal, des réactions inflammatoires et la formation de tissu cicatriciel autour du site d’implantation. Ce décalage mécanique est l’un des obstacles les plus tenaces à la stabilité à long terme des interfaces cerveau-machine invasives. Le tissu cicatriciel qui en résulte, appelé gliose, isole l’électrode des neurones voisins et dégrade progressivement la qualité du signal, jusqu’à rendre le dispositif pratiquement inutilisable.
L’architecture en spirale
La solution repose sur une refonte fondamentale de la géométrie des électrodes. Au lieu de fils droits ou simplement courbés, l’équipe a conçu des structures en spirale ultrafines. L’innovation clé tient à la manière dont le dispositif gère les contraintes mécaniques. Lorsque le cerveau bouge, la structure en spirale transforme l’étirement en déformations de flambage à faible énergie : elle se plie et s’enroule au lieu de se rétracter. Ce choix architectural réduit considérablement la force nécessaire pour accompagner les mouvements. Selon Fang, étirer une électrode linéaire classique de 100 micromètres nécessite environ 4 millinewtons. La nouvelle conception extensible n’en nécessite que 37 micronewtons, soit environ cent fois moins. Cette réduction des contraintes mécaniques se traduit directement par une diminution des lésions tissulaires et des réactions immunitaires au site d’implantation.
Les électrodes sont fabriquées à partir de films souples ultrafins qui associent l’acquisition à haut débit des signaux neuraux à une souplesse biomécanique. L’équipe a testé avec succès un réseau haute densité de 1 024 canaux chez des macaques, démontrant à la fois une acquisition de signaux à grande échelle et une stabilité à long terme. Cette capacité correspond aux principales caractéristiques des systèmes commerciaux, tout en offrant une meilleure intégration mécanique aux tissus vivants.
Du laboratoire aux patients
Cette avancée sur les électrodes intervient alors que le développement des interfaces cerveau-machine invasives s’accélère en Chine. En mars 2025, le Centre d’excellence en sciences du cerveau et en technologie de l’intelligence de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec l’hôpital Huashan, affilié à l’université Fudan, a lancé le premier essai clinique chinois chez l’humain d’un système d’interface cerveau-machine invasive. Cet essai a fait de la Chine le deuxième pays, après les États-Unis, à faire passer ces interfaces au stade clinique. L’équipe chirurgicale a utilisé des systèmes de navigation de haute précision pour placer les électrodes dans le cortex moteur au millimètre près, afin de réduire au minimum les traumatismes liés à l’intervention.
Le premier participant, un homme ayant perdu ses quatre membres dans un accident électrique à haute tension 13 ans auparavant, a reçu l’implant le 25 mars 2025. Après deux à trois semaines d’entraînement, il pouvait contrôler des appareils électroniques par la pensée et manier avec habileté des jeux de course ainsi que des programmes d’échecs. Un deuxième patient, M. Zhang, victime d’une lésion médullaire haute en 2022, a obtenu des résultats encore plus remarquables. Après avoir reçu l’implant sans fil WRS01 en juin 2025, il a appris à contrôler un fauteuil roulant intelligent, à donner des ordres à des chiens robots et à effectuer à distance un travail rémunéré de vérification de produits pour des distributeurs automatiques. Il est le premier participant connu à un essai d’interface cerveau-machine à avoir obtenu un emploi rémunéré en utilisant uniquement des signaux neuraux.
Plus de trois ans se sont écoulés depuis l’accident, et je peux enfin retravailler.
Le patient a expliqué qu’il travaillait comme trieur stagiaire en contrôlant le curseur d’un ordinateur par la pensée. Le système traite les signaux neuraux, interprète les intentions de mouvement et génère des commandes en quelques dizaines de millisecondes, plus vite qu’un battement de paupières.
Un écosystème chinois des interfaces cerveau-machine en plein essor
Au-delà de la recherche universitaire, le développement commercial s’accélère rapidement. Zhiran Medical, entreprise cofondée par Fang Ying, a récemment levé plus de 300 millions de yuans lors d’un financement de série A afin d’accélérer le transfert clinique des technologies d’interface cerveau-machine invasive. L’entreprise a mis au point des systèmes sans fil entièrement implantables prenant en charge jusqu’à 1 024 canaux, avec des processeurs de la taille d’une pièce qui consomment 75 % d’énergie en moins que les modèles précédents. Elle a établi à Pékin des installations de fabrication répondant aux normes cliniques et capables de produire les électrodes extensibles à grande échelle.
D’autres acteurs arrivent sur le marché avec des approches complémentaires. StairMed Technology a développé des électrodes ultraflexibles dont le diamètre équivaut au centième de celui d’un cheveu humain, si bien que les cellules cérébrales en perçoivent à peine la présence. L’entreprise prévoit des essais multicentriques auprès de 30 à 40 participants et vise une autorisation de mise sur le marché d’ici 2028. De son côté, Shanghai Brain Tiger Technology a présenté des réseaux d’électrodes souples à 256 canaux, dont les débits de transmission des informations sont comparables à ceux des données publiées par Neuralink.
Cette activité commerciale bénéficie du soutien des politiques nationales. La Chine a inscrit le développement des interfaces cerveau-machine parmi les recommandations pour son prochain 15e plan quinquennal. En mars 2025, l’Administration nationale de la sécurité des soins de santé a créé des actes tarifaires spécifiques pour l’implantation et le retrait des interfaces cerveau-machine invasives, établissant ainsi le cadre réglementaire nécessaire à la facturation clinique et à la prise en charge par les assurances.
La course mondiale aux technologies
Cette avancée place la Chine en concurrence directe avec les entreprises américaines, notamment Neuralink, dans la course à la commercialisation des dispositifs contrôlés par la pensée. Si les États-Unis conservent des avantages en matière d’intégration des puces et de produits complets, la Chine s’est distinguée dans les matériaux d’électrodes souples et les techniques chirurgicales mini-invasives. La section transversale des électrodes chinoises représente entre un cinquième et un septième de celle des dispositifs de Neuralink, et leur souplesse est plus de 100 fois supérieure à celle des produits concurrents.
Les approches techniques diffèrent sensiblement. Le système entièrement invasif de Neuralink nécessite le retrait d’une partie du crâne et l’implantation de réseaux d’électrodes rigides ou semi-rigides, ce qui comporte des risques chirurgicaux plus élevés. Les équipes chinoises privilégient des techniques mini-invasives, avec de petites incisions crâniennes et des sondes ultraflexibles. Lu Junfeng, neurochirurgien à l’hôpital Huashan, a expliqué la différence entre les approches des interfaces cerveau-machine à l’aide d’une comparaison sportive. Les dispositifs non invasifs sont comme des microphones placés à l’extérieur d’un stade : ils ne captent que le bruit de la foule. Les dispositifs semi-invasifs sont suspendus au-dessus du terrain et captent un son plus clair. Les dispositifs invasifs sont fixés directement aux joueurs et entendent chaque mot avec une parfaite clarté.
Le système chinois bénéficie également des atouts du pays en matière d’infrastructures de télécommunications. Le système WRS01 affiche une latence de bout en bout inférieure à 100 millisecondes grâce à des protocoles de communication sans fil optimisés, ce qui offre aux utilisateurs un contrôle naturel et immédiat.
Des défis techniques persistent
Malgré ces avancées, des obstacles importants restent à surmonter avant que les interfaces cerveau-machine invasives ne deviennent des traitements médicaux courants. La biocompatibilité à long terme demeure une préoccupation centrale. Si les tests à court terme montrent une réponse immunitaire minime, la réaction du cerveau aux corps étrangers sur plusieurs années, voire plusieurs décennies, doit continuer à être observée. Les chercheurs doivent également résoudre le problème de la mise à niveau des dispositifs. Contrairement aux appareils électroniques externes, les systèmes implantés ne peuvent pas être facilement remplacés sans nouvelle intervention chirurgicale.
Les progrès techniques soulèvent aussi des questions éthiques et de sécurité. Les interfaces cerveau-machine invasives créent des voies d’accès directes au cerveau, ce qui suscite des inquiétudes concernant la confidentialité des données neurales et la protection contre les accès non autorisés. Les spécialistes de l’éthique médicale soulignent la nécessité de normes strictes en matière d’authentification de l’identité, de chiffrement des informations et de protection contre les usages abusifs des données cérébrales. Cette technologie exige également un examen psychologique rigoureux, car les patients doivent s’adapter à des machines qui interprètent leurs pensées.
En bref
- Des chercheurs chinois ont publié dans Nature Electronics une conception d’électrode extensible qui résout le problème de rétraction à l’origine de la défaillance de 85 % des électrodes du premier essai humain de Neuralink
- Les électrodes en spirale nécessitent cent fois moins de force d’étirement que les conceptions classiques, réduisant ainsi les lésions tissulaires et les réactions immunitaires
- La Chine a lancé son premier essai clinique d’interface cerveau-machine invasive en mars 2025, devenant le deuxième pays après les États-Unis à franchir cette étape
- Des patients contrôlent par la pensée des ordinateurs, des fauteuils roulants et des chiens robots ; l’un d’eux a repris un travail rémunéré à distance
- Plusieurs entreprises chinoises, dont Zhiran Medical et StairMed, progressent vers une autorisation de mise sur le marché visée pour 2028
- Cette technologie figure dans le prochain 15e plan quinquennal chinois, et des actes tarifaires médicaux spécifiques ont été établis pour les interventions liées aux interfaces cerveau-machine
