Thèse Micro-Robotisation d'Un Implant Cochléaire H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Polytechnique Hauts de France École doctorale : Ecole Doctorale Polytechnique Hauts-de-France Laboratoire de recherche : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie Direction de la thèse : Eric CATTAN ORCID 0000000265765800 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 - L'objectif premier est d'optimiser une électrode de stimulation en couches minces (ESCM) actuelle en remplaçant l'or par du platine ou un composé platine/iridium. Ce matériau est couramment utilisé par les industriels du secteur pour leurs ES standards (Cochlear https://www.cochlear.com/fr/fr/home ) car il dispose d'une réponse électrochimique considérée comme la plus adaptée. Ce changement de matériau nécessitera une adaptation du procédé de micro-fabrication actuel. Le(la) doctorant(e) réalisera la micro-fabrication des ESCMs à partir d'un polymère photosensible qui présente une excellente résistance à la rupture. Concernant l'interface électrode/tissu, afin de réduire l'impédance électrique et d'augmenter la capacité d'injection de charge, la possibilité d'ajouter des revêtements sur les électrodes de stimulation en platine sera étudiée. La caractérisation électrochimique des électrodes de l'ESCM sera réalisée dans un électrolyte de périlymphe artificielle. Des mesures de chronopotentiométrie seront effectuées afin de déterminer la limite de sécurité de stimulation de 216 µC/cm²/phase (définie par la norme AAMI), la capacité d'injection de charges et la capacité de stockage de charges. Enfin, la spectroscopie d'impédance électrochimique sera utilisée pour déterminer l'impédance et les variations de phase, avant et après stimulation. Ces paramètres seront optimisés afin de se rapprocher des performances des réseaux d'électrodes de stimulation standards. Un capteur sera intégré dans l'ESCM réalisée avec une procédure de micro-fabrication similaire à celle de l'ESCM. Ce capteur permettra de déterminer à chaque instant l'état de courbure de l'ESCM et de disposer d'un retour d'informations en cas de contacts/déformations trop importants exercés par l'ESCM sur les parois de la cochlée.
- Le deuxième objectif consistera à réaliser des tests d'insertion des ESCMs actives sur un modèle de cochlée synthétique imprimé en 3D. Ce modèle transparent permettra l'enregistrement vidéo de l'insertion, ainsi que la vérification du comportement des électrodes, des variations de courbure et de la position finale de l'ESCM active, la réponse du capteur. Les résultats seront analysés conjointement avec l'Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria groupe defrost, https://www.inria.fr/fr/defrost ) et avec Institut de l'Audition Pasteur (IdA Pasteur, https://www.institut-audition.fr/ ) pour de premières validations cliniques.
- Le troisième objectif sera que les 22 canaux de stimulation de l'ESCM, l'actionneur et le capteur soient directement connectés au microprocesseur par la réalisation de traversées électriques. La connexion d'un film mince à une traversées filaire rigide constitue un défi majeur. Cette connexion devra résister aux contraintes environnementales : manipulation, chirurgie, traction, pliage, et sera soumise à plusieurs essais, notamment d'allongement, de flexion et de fuite électrique, afin de vérifier la conformité aux normes ISO/AAMI (Association for the Advancement of Medical Instrumentation) applicables aux implants cochléaires. Des essais de vieillissement accéléré seront menés pour évaluer la robustesse et observer les modes de défaillance tels que le délaminage, les fissures ou la corrosion.
La chirurgie d'implantation d'une ES standard comporte des risques pour les structures délicates de l'oreille interne. L'électrode est insérée dans la scala tympani, un compartiment rempli de périlymphe, sans que le chirurgien ne dispose d'un retour direct sur la progression de l'implant dans cette structure. L'insertion devient particulièrement critique après 6 à 10 mm : à cette profondeur, le rayon de courbure de la scala tympani change brusquement (de 3,6 mm à environ 1,2 mm). Ce changement géométrique induit un contact plus marqué entre l'électrode et la paroi latérale de la cochlée, provoquant une augmentation brutale de la force d'insertion.
Cette situation peut entraîner une déformation de l'électrode, des lésions des tissus environnants, une atteinte des cellules du ganglion spiral, ou encore une translocation de la membrane basilaire. Les dommages structurels déclenchent ensuite des réponses inflammatoires, des phénomènes de fibrose, et conduisent in fine à une dégradation des performances auditives postopératoires. La préservation de l'intégrité des structures intracochléaires constitue donc un enjeu majeur pour optimiser les résultats cliniques.