Une onde cérébrale parfaitement synchronisée – recherche en sciences technologiques

Histoires de start-up : Dr Brigitte Zrenner et Dr Christoph Zrenner, fondateurs de sync2brain GmbH

(Stuttgart/Tübingen) – La psychiatre Brigitte Zrenner et le neurologue Christoph Zrenner ont trouvé un moyen de personnaliser la stimulation magnétique transcrânienne pour les patients et d’augmenter son efficacité. Cette technologie, utilisée depuis des décennies, utilise des champs magnétiques puissants pour stimuler des zones spécifiques du cerveau. Les chercheurs ont inventé le « bossdevice », un instrument qui garantit que cette stimulation est appliquée exactement au bon moment. Pour commercialiser leur invention, ils ont fondé sync2brain GmbH. Avec le PDG de l’entreprise, le Dr Ramona Samba, ils espèrent que les patients victimes d’un AVC et les personnes souffrant de dépression et de troubles obsessionnels compulsifs bénéficieront bientôt de cette nouvelle technologie. L’histoire de sync2brain n’est qu’une des nombreuses histoires de startups à succès dans le monde. BioRégion STERN.

Tout semblait s’être mis en place au bon moment lorsque, il y a quelques années, deux étudiants se sont rencontrés dans un laboratoire de l’Université de Tübingen. Ensemble, ils allaient changer le potentiel de la stimulation cérébrale à long terme. Tous deux étudiaient la médecine et travaillaient tous deux intensivement sur les électroencéphalogrammes (EEG) en temps réel et la stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Aujourd’hui, les époux Brigitte Zrenner et Christoph Zrenner ne sont pas seulement parents de quatre enfants, ils sont également des scientifiques qui ont lancé un autre grand projet : leur entreprise sync2brain GmbH.

L’idée – comment sont nés le produit et l’entreprise ?

Les Zrenner travaillaient sur une idée depuis plusieurs années. La Dre Brigitte Zrenner, spécialiste en neurologie et psychiatrie, mène des recherches sur le développement translationnel de protocoles individualisés de stimulation cérébrale et sur les mécanismes de physiopathologie des troubles dépressifs majeurs et des troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Le neurologue Dr Christoph Zrenner étudie la stimulation cérébrale dépendante de l’état du cerveau et utilise des électroencéphalogrammes (EEG) en temps réel pour étudier les états oscillatoires du cerveau dans le but d’identifier des « cibles temporelles » pour les interventions neuromodulatoires. En stimulation cérébrale, l’objectif est de trouver le moment idéal qui déterminera l’efficacité du traitement prévu. Ensemble, les chercheurs ont eu l’idée de développer du matériel et des logiciels spéciaux, puis de les commercialiser en tant que produit. sync2brain est né.

Les Zrenner suivent en fait une sorte de tradition familiale. L’incubateur d’innovations médicales, qui fait partie de la Stiftung für Medizininnovationen (Fondation pour les innovations médicales) de Tübingen et aide les start-ups du secteur de la technologie médicale dans leur chemin vers le succès, a été créé par le professeur Eberhart Zrenner. Le professeur Zrenner, ancien membre du Conseil allemand des sciences et des sciences humaines, professeur principal d’ophtalmologie à l’université de Tübingen et lui-même fondateur d’une entreprise, a évidemment transmis ses gènes d’entrepreneur à son fils Christoph. Selon le père et le fils, mener une recherche fondamentale puis transformer ses résultats en produits sont deux activités qui vont de pair. Brigitte et Christoph Zrenner ne voient pas leur relation personnelle comme un obstacle. En fait, c’est un bonus : former une équipe au travail et à la maison et poursuivre les mêmes objectifs permet à ces parents de se soutenir parfaitement dans l’éducation de leurs quatre jeunes enfants.

La première étape – la création d’une entreprise sur la base d’une idée inspirée – a été franchie en 2019. Il fallait maintenant entretenir l’entreprise nouvellement créée et mettre un produit sur le marché. Heureusement, l’équipe de sync2brain a croisé la route du Dr Ramona Samba au bon moment. Titulaire d’un doctorat en chimie, le Dr Samba faisait des recherches sur les réseaux de microélectrodes utilisés pour enregistrer et stimuler les cellules nerveuses et mesurer les neurotransmetteurs. Parallèlement à sa carrière scientifique, elle a également étudié le management à la Steinbeis School of Management and Technology et à la St. Gallen Business School et a dirigé une division chez NMI Technologietransfer GmbH à Reutlingen. L’expertise spécialisée et le sens des affaires qu’elle a apporté étaient précisément ce dont la jeune entreprise avait besoin pour ses prochaines étapes. En 2020, elle a aidé l’entreprise à soumettre une candidature réussie au programme de financement EXIST du gouvernement allemand, qui a financé sa nomination au poste de PDG.

Le fait que Dr Samba ait pu reprendre la direction de l’entreprise s’est avéré être une chance pour les deux fondateurs, car elle est désormais « seule » avec l’équipe grandissante de son domicile à Tübingen. Peu de temps après avoir fondé leur entreprise, Brigitte et Christoph Zrenner ont accepté une offre de travail au Centre de toxicomanie et de santé mentale (CAMH) à Toronto, au Canada. Les Zrenner étendent désormais leurs études sur les interventions cérébrales utilisant le TMS dans l’un des plus grands centres de recherche d’études cliniques en psychiatrie. Cependant, la distance physique entre Tübingen et Toronto n’a eu aucun impact sur le développement de leur activité dans leur pays d’origine. En fin de compte, les partenaires commerciaux n’ont plus besoin d’être dans le même bâtiment pour diriger ensemble une entreprise. Ils brisent également tous les stéréotypes habituels associés au travail dans une start-up : ne jamais être à la maison, vivre dans un laboratoire, n’avoir ni enfants ni relations, être totalement dévoués à « la cause ». Le Dr Samba, qui a elle-même trois enfants, trouve le juste équilibre et considère « être le patron » comme une bonne chose. Elle décide de l’importance de ses engagements parentaux et n’a pas besoin de demander la permission pour prendre congé. Elle est également heureuse de dissiper les idées fausses sur le mythique « génie solitaire », si souvent représenté travaillant sans relâche dans son garage sur son idée de succès mondial. La bonne combinaison pour une start-up réussie se compose de scientifiques dotés d’idées visionnaires et de personnes pratiques capables de faire avancer les choses et de s’occuper de l’organisation et de la gestion.

Le besoin – à qui profite l’idée ?

Au moins 350 millions de personnes dans le monde souffrent de dépression. De nombreuses formes de ce trouble sont incurables et les médicaments psychothérapeutiques conventionnels entraînent parfois de graves effets secondaires. Chez un patient souffrant de dépression, le cerveau antérieur gauche se « verrouille » dans un état d’hypoexcitabilité, ce qui signifie qu’une impulsion dans cette zone d’activité réduite – lorsqu’elle est initiée au bon moment – ​​peut stimuler de manière optimale les cellules nerveuses. Cette stimulation peut être fournie sans aucune intervention anesthésique ou chirurgicale. Les patients, qui portent un casque EEG équipé d’électrodes pendant le traitement, ne ressentent rien. La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) peut aider dans pratiquement tous les cas de déséquilibre cérébral. Si un patient a subi des lésions cérébrales dues à un accident vasculaire cérébral, par exemple, il devra effectuer des exercices répétés – généralement pendant la physiothérapie – afin que son cerveau puisse apprendre à se réorganiser. Le TMS peut aider à activer le cerveau du patient et à le mettre dans un état plus propice à la construction de nouveaux réseaux, permettant ainsi au patient de terminer plus facilement le programme d’exercices. Le TMS est en fait utilisé comme traitement depuis des années et est répertorié comme méthode approuvée dans les lignes directrices pour le traitement des troubles psychologiques. L’équipe de sync2brain estime qu’une combinaison optimisée de médicaments, de rééducation, de thérapies par la parole et de TMS offre une véritable solution pour de nombreux patients.

L’USP – quelle est l’innovation ?

Le TMS consiste à stimuler des zones clés du cerveau en utilisant une bobine magnétique externe pour appliquer un courant électrique pendant des fractions de seconde. Cependant, le cerveau étant très dynamique et en constante évolution, il n’était pas possible auparavant de réagir en temps réel à l’activité et aux connexions des différentes parties du cerveau. Bien qu’un EEG mesure les états d’excitabilité dans le cerveau et les enregistre sous forme de courbes oscillantes, ces oscillations ne durent que quelques millisecondes, et les scientifiques ne disposent pas de la puissance de calcul ni des algorithmes dont ils ont besoin pour obtenir le timing exact. Auparavant, la stimulation était appliquée à un rythme défini qui ne « captait » pas nécessairement le bon point d’oscillation. Des études ont cependant montré qu’il existe un point précis où cette stimulation est particulièrement efficace. C’est semblable à une balançoire : elle n’atteint le summum de l’oscillation que lorsqu’elle atteint son point le plus élevé. sync2brain GmbH a développé l’outil « bossdevice » afin que les scientifiques puissent cibler ce point avec précision. Speedgoat GmbH, basée en Suisse, fabrique l’ordinateur en temps réel qui fournit la puissance de calcul. La société américaine MathWorks fournit quant à elle la plate-forme logicielle la plus importante. « bossdevice » est ainsi capable d’analyser les données brutes en temps réel de l’EEG en moins de trois millièmes de seconde pendant le traitement et d’identifier le profil personnel du patient. Il synchronise la stimulation avec l’état précis du cerveau et rend le TMS beaucoup plus efficace. Le développement de sync2brain représente donc une véritable révolution dans la thérapie par stimulation cérébrale.

Jalons – et ensuite ?

bossdevice RESEARCH est déjà disponible sur le marché, bien que l’appareil ne soit autorisé que pour une utilisation dans le domaine de la recherche. bossdevice MEDICAL doit être certifié dans les mois à venir, ce qui signifie que les hôpitaux et cliniques seront alors autorisés à l’utiliser. Comme c’est le cas pour de nombreux autres dispositifs médicaux, le processus de certification constitue un goulot d’étranglement. sync2brain a déjà trouvé « l’organisme notifié » compétent qui effectuera l’évaluation nécessaire, comme le stipule le règlement sur les dispositifs médicaux (RMD). Le MDR est la réglementation européenne que les fabricants doivent respecter s’ils souhaitent commercialiser des dispositifs médicaux dans l’UE.

Une étude multicentrique majeure sur l’AVC impliquant 130 patients a également été lancée et est dirigée par le département de neurologie de l’hôpital universitaire de Tübingen. De plus, CAMH participe à une étude canadienne majeure sur l’application psychiatrique du TMS dans le traitement du TOC (trouble obsessionnel-compulsif). Ce n’est qu’une question de temps avant que bossdevice obtienne sa certification MDR pour l’Europe et soit certifié par la FDA aux États-Unis. Cependant, la certification n’est pas le seul obstacle que sync2brain doit surmonter. Il faut également convaincre les médecins et les caisses d’assurance maladie qu’il vaut la peine d’essayer quelque chose de nouveau. Le PDG, le Dr Samba, s’attend à voir les premiers résultats positifs des études avant la fin de l’année. L’objectif à long terme est d’établir la thérapie bossTMS comme traitement standard pour les accidents vasculaires cérébraux, la dépression et d’autres troubles neuropsychiatriques. Il s’agit d’une onde cérébrale dont bénéficieront à terme de nombreux patients.

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Source de l’image : Shalynn Crawford

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