Santé : qu’est ce que le patient numérique personnalisé ? Rencontre avec Nicholas Ayache share
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Santé : qu'est ce que le patient numérique personnalisé ? Rencontre avec Nicholas Ayache

7 mai 2015

Entre robots, algorithmes, réalité virtuelle et Big Data, la médecine de demain se dessine dès aujourd’hui. Ce qui ne va pas sans provoquer de formidables attentes, tant de la part du corps médical que des patients, mais aussi certaines incompréhensions voire quelques craintes. Pour mieux cerner ces évolutions en cours, et ce qu’elles nous apprennent sur la transformation du secteur de la santé, RSLN est allé à la rencontre de Nicholas Ayache, Directeur de recherche à l’Inria, titulaire de la chaire « Informatique et Sciences numériques » au Collège de France en 2013-2014 et spécialiste mondialement reconnu de la simulation des images médicales numériques, jeune discipline à mi-chemin entre les sciences numériques et la médecine.

 

Qu’est-ce que l’imagerie médicale computationnelle ? 

Nicholas Ayache : Mon domaine de recherche a trait à l’analyse automatisée des images médicales et à la construction de modèles numériques personnalisés du patient, destinés à assister la médecine et la chirurgie. 

Comme vous le savez, l’informatique joue un rôle de plus en plus important en médecine et notamment dans le domaine de l’imagerie médicale. Les algorithmes, créés par des programmes informatiques, permettent d’extraire de ces images médicales beaucoup plus d’informations que celles obtenues par une simple observation visuelle. Ces informations servent par la suite de support au médecin, soit pour le diagnostic, soit pour le pronostic et donc l’évolution de la maladie, soit en vue de préparer une action thérapeutique, à savoir une radiothérapie ou une chirurgie par exemple.

Quelles implications cette discipline a-t-elle dans le milieu médical ?

L’activité de mon équipe de recherche consiste à développer et concevoir des modèles destinés à guider ces algorithmes pour mieux interpréter, analyser et exploiter les images. A ce titre, deux classes de modèles sont répertoriés : les modèles liés à l’anatomie, à la structure des organes, et des modèles plus récents liés à la physiologie, à savoir la fonction des organes.

Si le domaine de recherche est encore nouveau, on peut d’ores et déjà passer de simples images médicales à ce qu’on appelle un modèle numérique du patient. D’où le fameux patient numérique personnalisé, dans lequel on reproduit et on simule à la fois la structure et la fonction de certains organes.

Quels sont, concrètement, les projets sur lesquels vous travaillez actuellement ?

Nicholas Ayache : L’un de nos projets en cours a trait à l’évolution de la forme du cerveau dans le cadre de la maladie d’Alzheimer. L’objectif est de détecter des changements très subtils dans le cerveau avant que la maladie n’apparaisse et de mesurer l’efficacité de nouveaux médicaments afin d’évaluer leur effet, ou non, sur le ralentissement de l’atrophie du cerveau.

Nous travaillons également sur la modélisation de la croissance de tumeurs dans deux organes spécifiques que sont le cerveau et le foie. Concrètement, il s’agit de chercher à modéliser l’évolution de telles maladies et l’effet que peuvent avoir un certain nombre de thérapies à leur encontre.

 

 

Votre travail porte également sur l’imagerie en quatre dimensions (4D). En quoi cela consiste-t-il ?

Nicholas Ayache : Le 4D, le temps, permet de passer d’images statiques à des films. Ces films sont constitués, concernant les tumeurs, d’images prises toutes les mois voire tous les ans, ou d’images prises toutes les 25e de seconde pour le cœur. L’analyse informatique des images 4D permet de révéler les processus dynamiques à l’œuvre et de les quantifier. Elle sert de support au médecin pour guider le diagnostic et le pronostic.

 

De quelles bases de données vous servez-vous pour établir des modèles numériques de patients ?

Nicholas Ayache : Le domaine des bases de données dédiées à un organe ou à une pathologie est actuellement en pleine explosion. Ces bases sont accessibles aux différentes communautés de chercheurs de façon gratuite, suite à une demande argumentée. Un tout récent article du JCMR (Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance) annonce la mise en place au Royaume-Uni de bases de données d’images de cent mille participants, suivis sur plusieurs années. Des modèles numériques de leurs corps seront créés à partir d’images de leur cerveau, de leur cœur et de leur abdomen. De nombreuses équipes seront associées à cet immense projet, dont la nôtre, à l’Inria.

De très nombreuses bases existent depuis plusieurs années. Je pense par exemple aux bases de données relatives à la maladie d’Alzheimer, notamment en France et aux Etats-Unis. Historiquement, il me semble que celles-ci ont été parmi les premières bases de données mises à disposition de la communauté scientifique, notamment de la communauté du traitement d’images.

 

Quand estimez-vous que ces avancées seront amenées à se démocratiser dans le milieu hospitalier ?

Nicholas Ayache : Le délai est assez long entre les publications scientifiques par lesquelles les chercheurs montrent des preuves de concepts et le moment où tout cela commence à faire l’objet d’une utilisation clinique à l’hôpital. On estime qu’il y a souvent entre dix à quinze ans entre les premières preuves de concept et des produits utilisés au quotidien.

Ce qu’il faut savoir, c’est que les images médicales elles-mêmes sont le produit d’algorithmes très sophistiqués à partir de signaux physiques fournis par les machines. Dans les hôpitaux, les scanners et IRM sont déjà utilisés au quotidien, au même titre que la médecine nucléaire ou encore les échographies… Progressivement, le patient numérique se développe un peu plus chaque année.

 

Selon un sondage réalisé par la Fédération Hospitalière de France en 2014, 92% des Français auraient le sentiment d’une médecine à deux vitesses. Ce type de nouvelles technologies, que l’on imagine onéreuses, ne va-t-il pas dans le sens d’un renforcement de ces inégalités ?

Nicholas Ayache : Le traitement informatique du contenu des images médicales et leur meilleure exploitation permettent l’élaboration de diagnostics plus précoces et plus rapides, ainsi que la planification de thérapies plus efficaces. La mise en œuvre de ce traitement informatique, qui s’effectue par le biais de solutions logicielles, n’est pas quelque chose de nécessairement coûteux. Il est exécuté par des ordinateurs, qui sont beaucoup moins coûteux que les équipements d’imagerie. Je dirais donc que ces technologies vont dans le sens d’une réduction globale des coûts.

En revanche, il est vrai que les produits les plus sophistiqués sont utilisés en premier lieu dans les hôpitaux les plus modernes dont les IHU (Instituts Hospitalo-Universitaires) pour ce qui est de la France, avant que les chercheurs ne valident les méthodes développées.

Cela est moins le cas concernant l’utilisation de modèles avancés du patient numérique. Cela se fait d’abord dans des centres hospitaliers d’excellence, dans lesquels des chercheurs vont utiliser ces méthodes nouvelles pour les valider, avant qu’elles ne se démocratisent à l’ensemble des hôpitaux. Notre équipe travaille avec trois de ces IHU : l’IHU de Strasbourg pour la chirurgie mini-invasive, guidée par l’image, l’IHU de l’Hôpital Pitié-Salpêtrière à Paris associé à l’Institut du cerveau et de la moëlle épinière, pour la neuroimagerie computationnelle, et l’IHU de Bordeaux, pour les maladies cardiovasculaires.

 

Dans quelle mesure l’intervention humaine sera-t-elle encore indispensable au cours d’une opération ?

Nicholas Ayache : Certains médecins prédisent que le chirurgien, pour certaines interventions très simples, sera remplacé par une machine. Je vois plutôt le développement de ces nouvelles technologies comme des outils au service des chirurgiens, destinés à transcender leurs capacités, à améliorer la qualité de leurs gestes ou à les soulager de certaines tâches subalternes. Je pense néanmoins qu’ils resteront maîtres du jeu, ne serait-ce que pour faire face à des imprévus. 

 

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