Ionos : innovations de communication entre biologie et technologie

Le projet Ionos bénéficie d’un financement de l’ERC pour développer une interface entre le vivant et la machine. Les applications sont nombreuses : implants bioniques, intelligence artificielle et traitement des maladies dégénératives.

« Le projet Ionos, c’est comment utiliser les technologies pour aider à comprendre le cerveau et comment utiliser le cerveau pour développer des technologies », déclare Fabien Alibart, porteur du projet. © Activedia

« Ça fait extrêmement plaisir. C’est la reconnaissance du travail de Fabien »,s’exclame Sophie Halliez, collaboratrice au projet Ionos. Fabien Alibart est lauréat de la bourse ERC d’une valeur de près de 2millions d’euros. Le projet développe une interface de communication entre le vivant et l’électronique. « Le but d’Ionos est de construire et cultiver un mini-cerveau en laboratoire et d’étudier son fonctionnement »,résume-t-elle.

N’allez pas croire que ce mini-cerveau est un encéphale gros comme une noix,cultivé en labo. Il prend la forme d’une puce électronique. Elle est recouverte d’une substance organique pour dialoguer avec les cellules du système nerveux comme les neurones. La puce traduirait le langage biologique en langage informatique. « Le challenge de la communication est de traduire et d’exploiter l’information neuronale »,souligne Fabien Alibart. Le projet présente deux approches :bionique et neuromorphique. La première étudie le fonctionnement du cerveau. La seconde se base sur les réseaux neuronaux pour innover en matière de technologies. Autrement dit : utiliser le cerveau pour aider la technologie et inversement.

Prothèses connectées, implants visuels et auditifs, stimulateurs cérébraux. Plusieurs applications médicales découleraient du projet Ionos. « On s’intéresse à des systèmes intelligents autonomes qui peuvent être intégrés facilement, explique Fabien Alibart. On a de vraies contraintes techniques pour avoir des systèmes compacts, de basse énergie et portables. » Les dispositifs pour les personnes aveugles transmettent les signaux de la caméra au nerf optique par le biais d’un ordinateur portatif. La vision de l’œil bionique n’est pas au point. L’image très pixélisée permet seulement de détecter les variations lumineuses. L’aide visuelle nécessite aussi des procédures invasives pour installer l’implant sous le crâne. « Actuellement les bénéfices sont réels mais limités, d’où l’urgence de développer ces nouvelles technologies », souligne Sophie Halliez.

Le machine learning

Le projet Ionos se répercute aussi dans le domaine de l’intelligence artificielle. « Les systèmes informatiques ne s’adaptent pas comme les réseaux neuronaux », insiste Fabien Alibart. Les réseaux neuronaux sont plastiques. Ils établissent des nouvelles connexions en fonction des signaux reçus. L’idée est de construire des algorithmes de machine learning qui s’inspirent du fonctionnement du cerveau. Les « neurones informatiques » de l’algorithme reçoivent et mémorisent des données qui servent de base d’apprentissage. Toutes les nouvelles informations sont traitées par le réseau et génèrent des connexions supplémentaires. L’équipe cherche à apprendre au réseau neuronal à reconnaître une image. « Le système regarde des images et apprend à les classer selon des catégories », explique-t-il. La médecine utilise ce type d’apprentissage pour faciliter les diagnostics. L’ordinateur synthétise plusieurs images de cancers. La machine peut alors détecter des tumeurs au niveau du pixel, invisibles pour les praticiens.

Les maladies neurodégénératives

Les retombées d’Ionos dépassent l’univers informatique. Pour Sophie Halliez, « mieux communiquer avec le vivant permettra de mieux comprendre les maladies neurodégénératives, comme Alzheimer et Parkinson ». La maladie d’Alzheimer résulte de l’accumulation d’une protéine cellulaire anormale. Cela provoque la dégénérescence des neurones et donc des lésions cérébrales. Les premières lésions apparaissent dans une zone dédiée à la mémoire. Elles se propagent ensuite aux autres régions du cerveau via des connexions neuronales. « Ce qui m’intéresse, c’est d’arriver à modéliser des réseaux neuronaux complexes pour ensuite reproduire ce qui se passe dans la pathologie », expose-t-elle. Pour cela, elle cultive des neurones sur une puce électronique et enregistre leur activité. « Comprendre les mécanismes de transmission de ces dysfonctionnements permettrait de rétablir les connexions neuronales », s’enthousiasme Sophie Halliez. Ses espoirs : modéliser ce qui se passe dans le cerveau des patients pour tenter de corriger les pathologies.

Marie Terol, Julie Vénier (@VenierJulie) et Audrey-Maude Vézina (@audreym_vezina)

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