Basées sur la stimulation électrique par interférence temporelle transcrânienne (tTIS), leurs recherches interdisciplinaires – qui intègrent médecine, neurosciences, modélisation et ingénierie - ciblent spécifiquement le striatum humain, une région profonde du cerveau qui constitue un centre de contrôle de plusieurs fonctions cognitives importantes et qui est impliquée dans différentes pathologies neurologiques et psychiatriques.

« La stimulation cérébrale profonde invasive a déjà été utilisée avec succès sur des centres de contrôle neuronal profondément implantés dans le cerveau afin de réduire les addictions et de traiter la maladie de Parkinson, les TOC ou la dépression », explique Friedhelm C. Hummel, responsable du laboratoire UPHUMMEL à l’EPFL. « Notre approche est non invasive, ce qui la différencie des autres techniques. »

Concrètement, « la tTIS emploie deux paires d’électrodes fixées au cuir chevelu pour diffuser des champs électriques faibles à l’intérieur du cerveau », détaille Pierre Vassiliadis, auteur principal de l’article, médecin titulaire d’un doctorat. Lors de l’expérience, une paire d’électrodes est réglée à une fréquence de 2000 Hz et l’autre à 2080 Hz. Grâce à des modèles informatiques détaillés de la structure cérébrale, les électrodes sont positionnées précisément sur le cuir chevelu de telle sorte que leurs signaux se croisent dans la région cible. C’est là que se produit la magie de l’interférence temporelle : la légère différence de fréquence de 80 Hz entre les deux courants devient la fréquence de stimulation effective dans la zone cible. L’intérêt de cette méthode réside dans sa sélectivité. Les fréquences de base élevées (2000 Hz par exemple) ne stimulent en effet pas directement l’activité neuronale, laissant le tissu cérébral intermédiaire intact parce que son effet se focalise uniquement sur la région ciblée. « Jusqu’à présent, nous étions incapables de cibler spécifiquement ces régions avec des techniques non invasives, car les champs électriques de faible niveau stimulaient toutes les régions situées entre le crâne et les zones plus profondes, rendant les traitements inefficaces. Cette nouvelle approche nous permet de stimuler sélectivement les régions cérébrales profondes qui jouent un rôle dans les troubles neuropsychiatriques », ajoute-t-il.

 Le potentiel thérapeutique de cette recherche est immense, par exemple pour des maladies telles que les addictions, l’apathie et la dépression, pour lesquelles les mécanismes de récompense jouent un rôle central. « Les personnes souffrant d’addiction ont, par exemple, tendance à montrer un comportement d’approche excessif vers certaines récompenses. Notre méthode pourrait réduire cette exagération pathologique. On doit maintenant tester cette hypothèse dans des études cliniques afin de déterminer si la tTIS a un rôle à jouer dans la prise en charge de ces troubles », souligne Pierre Vassiliadis.