Une décennie de SPARC et plus de 350 millions de dollars de financement : de la cartographie neuronale à la modulation précise du nerf vague

Introduction

Le rythme cardiaque, la motricité gastro-intestinale et le remplissage de la vessie sont tous régulés par le système nerveux autonome. En influençant l’activité neuronale au moyen d’une stimulation électrique, les chercheurs espèrent développer de nouvelles interventions pour les dysfonctionnements des organes. Toutefois, diriger précisément la stimulation vers les fibres nerveuses pertinentes pour une maladie et produire des réponses organiques reproductibles nécessite de répondre à plusieurs questions précises. Où les nerfs se projettent-ils ? Dans quelle mesure varient-ils d’une personne à l’autre ? Quelles fonctions changent après la stimulation et comment détecter rapidement les effets hors cible ?

En 2026, Bhavesh Patel et ses collègues ont publié une revue dans Bioelectronic Medicine résumant les principaux résultats du programme Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions (SPARC) des National Institutes of Health (NIH) des États-Unis. Lancé en 2015, le programme a accordé plus de 350 millions de dollars à près de 100 projets, qui ont donné lieu à plus de 500 publications.

La revue décrit comment les cartes neuronales, les outils technologiques et les ressources ouvertes soutiennent ensemble la neuromodulation de précision. Elle met également en évidence les difficultés qui subsistent pour transposer la recherche fondamentale aux applications cliniques.

Principaux défis de la neuromodulation de précision

Le nerf vague relie le cerveau à plusieurs organes internes et constitue une cible importante de la médecine bioélectronique. Toutefois, un seul nerf contient des fibres ayant des trajectoires et des fonctions différentes, de sorte que la stimulation peut affecter à la fois l’organe ciblé et d’autres processus physiologiques. Le positionnement des électrodes, l’organisation fasciculaire et les paramètres de stimulation déterminent conjointement les fibres recrutées.

Les études comparatives entre espèces résumées dans la revue ont identifié des différences morphologiques entre les nerfs vagues humains, porcins et de rat, avec une variabilité plus importante dans les échantillons humains. La modélisation a également montré que l’application de paramètres identiques peut produire des réponses neuronales très différentes, aussi bien entre individus d’une même espèce qu’entre espèces. La réutilisation directe ou la mise à l’échelle linéaire de paramètres de stimulation issus d’expériences animales ne garantit donc pas un recrutement neuronal équivalent chez l’être humain. C’est l’une des raisons pour lesquelles SPARC a développé conjointement la cartographie anatomique, l’enregistrement fonctionnel et la modélisation informatique. Comprendre à la fois la structure nerveuse et les réponses à la stimulation peut aider à choisir plus judicieusement les électrodes et les paramètres.

Cadre de recherche et objectifs propres à chaque phase

La phase 1 de SPARC s’est déroulée de 2015 à 2021 et s’est concentrée sur la cartographie anatomique et fonctionnelle, le développement technologique, la recherche translationnelle et l’infrastructure de données. Les premiers travaux de cartographie portaient principalement sur le cœur, les poumons, l’estomac, le côlon et la vessie, avant de s’étendre à d’autres organes, aux grands animaux et aux modèles de maladies.

La phase 2, lancée en 2022, a accordé une plus grande importance au nerf vague humain. Le projet Reconstructing Vagal Anatomy (REVA) a utilisé la dissection de cadavres humains et l’imagerie à plusieurs échelles pour caractériser le nerf sur son trajet et au niveau de ses points de branchement, en comparant notamment le diamètre du nerf, le nombre de fascicules et l’épaisseur du périnèvre.

L’étude Vagus Nerve Stimulation (VNS) Endpoints from Standardized Parameters (VESPA) recueille des mesures physiologiques concernant plusieurs organes en réponse à une stimulation standardisée chez des patients porteurs de dispositifs VNS implantés. Ces études contribuent à établir des relations entre les paramètres de stimulation et les réponses physiologiques. La revue ne fournit toutefois pas de taille d’échantillon commune, de schéma de contrôle commun ni d’ensemble de résultats sur les critères d’évaluation principaux permettant d’évaluer l’efficacité pour différentes indications. Après la conclusion officielle du programme en 2025, certaines activités se sont poursuivies grâce à des prolongations sans frais, au partage de données et à des initiatives connexes.

Progrès dans la cartographie neuronale et la technologie

L’un des résultats de SPARC est l’organisation de connaissances auparavant dispersées sur les connexions neuronales sous forme de cartes consultables. Les chercheurs peuvent sélectionner un nerf dans un modèle anatomique tridimensionnel du corps entier et examiner les populations neuronales associées ainsi que leurs voies.

Figure 1. Anatomie tridimensionnelle du corps entier et cartes de la connectivité neuronale. Le panneau de gauche montre le deuxième nerf splanchnique lombaire gauche sélectionné dans un modèle tridimensionnel du corps entier. Les panneaux de droite présentent les populations neuronales associées qui cheminent dans ce nerf sur des cartes de connectivité féminines et masculines. En reliant l’anatomie spatiale aux informations de connectivité, la plateforme facilite les recherches anatomiques et la génération d’hypothèses.

Le développement technologique a également intégré les informations structurelles dans la conception de la stimulation. ASCENT (Automated Simulations to Characterize Electrical Nerve Thresholds) combine l’anatomie propre à chaque échantillon, la géométrie des électrodes et les paramètres de stimulation afin de prédire l’activation neuronale. Il aide ainsi les chercheurs à comparer plusieurs approches avant de réaliser des expériences. Les prédictions des modèles doivent encore être vérifiées à l’aide d’enregistrements expérimentaux.

Une autre orientation associe la stimulation aux retours physiologiques. Le système OpenNerve utilise une conception modulaire qui prend en charge la stimulation neuronale et l’acquisition de plusieurs types de signaux biologiques. La modulation en boucle fermée vise à utiliser l’état de l’organe pour déterminer quand commencer, arrêter ou ajuster la stimulation, tout en surveillant les effets potentiels hors cible. Les capacités du système et ses bénéfices à long terme dans certaines maladies doivent être validés séparément.

Figure 2. Système de stimulation neuronale et de détection des signaux des organes. Les fils bleus sont reliés aux électrodes de stimulation neuronale, tandis que les fils rouges recueillent les signaux des organes internes. Le générateur d’impulsions implantable communique avec un contrôleur externe, tel qu’un smartphone, au moyen de Bluetooth Low Energy. En intégrant la stimulation et l’acquisition des signaux physiologiques, le système fournit une base technique pour la modulation en boucle fermée. Il s’agit d’un schéma du système ; les bénéfices cliniques doivent être établis séparément pour chaque indication.

Les ressources ouvertes constituent un autre résultat majeur du programme. En février 2026, le portail SPARC avait publié 414 jeux de données totalisant plus de 86 To, dont 308 jeux de données de recherche, 55 modèles informatiques et 51 modèles anatomiques. Ces ressources couvrent 7 espèces, 77 structures anatomiques et 26 approches expérimentales. Elles permettent à différentes équipes de réutiliser des expériences et des modèles existants pour effectuer des comparaisons entre espèces et évaluer des stratégies de stimulation.

Figure 3. Vue d’ensemble des ressources ouvertes de données et de modèles. Le panneau de gauche résume 414 jeux de données publiés totalisant plus de 86 To, dont 308 jeux de données de recherche, 55 modèles informatiques et 51 modèles anatomiques. Ils couvrent 77 structures anatomiques, 7 espèces et 26 approches expérimentales. Ces statistiques sont à jour en février 2026. Le panneau de droite montre la répartition géographique des visiteurs et le nombre annuel de visiteurs, avec des statistiques jusqu’en décembre 2025.

Portée et limites des données translationnelles

Les études translationnelles ont fourni plusieurs preuves de concept. Par exemple, une étude menée chez des félins anesthésiés et citée dans la revue a utilisé un retour sensoriel de la vessie enregistré au niveau des ganglions rachidiens dorsaux pour déclencher une stimulation du nerf sacré en boucle fermée. L’étude a rapporté une augmentation de la capacité vésicale et une réduction de plus de 50 % du temps de stimulation par rapport à la stimulation en boucle ouverte. Ces résultats soutiennent la poursuite des recherches sur la modulation guidée par des retours physiologiques. Il s’agit toutefois de données animales portant sur une cible de stimulation différente du nerf vague ; elles ne peuvent donc pas être interprétées comme une preuve d’efficacité clinique de la VNS ou de la stimulation transcutanée auriculaire du nerf vague (taVNS).

Sur le plan mécanistique, la contribution de SPARC consiste à relier progressivement la structure neuronale, le recrutement des fibres et les réponses des organes. Les cartes anatomiques facilitent la localisation, les modèles permettent de formuler des prédictions et les enregistrements physiologiques vérifient si la stimulation produit la réponse attendue. Ensemble, ces approches peuvent guider les expériences mécanistiques ultérieures et l’optimisation des paramètres. Elles n’établissent pas une voie thérapeutique unique applicable à toutes les maladies.