"Google Map" pour le corps humain

L’Europe va financer la représentation virtuelle du corps humain. Cet avatar d’un patient doit donner accès à toutes les données scientifiques stockées sur le fonctionnement du corps. Ce patient virtuel servira de "cobaye informatique" aux tests des chercheurs et médecins.

"Google Map" pour le corps humain
©n.d
So. De.

L’avatar, on connaît. Le film de James Cameron a popularisé cette représentation virtuelle de notre corps, à qui l’on peut faire subir toutes les misères, sans conséquence pour l’être de chair et d’os. Et pourquoi pas l’avatar "médical" que l’on pourrait soumettre à n’importe quel test ? De la fiction ? Pas du tout. La conception de cet avatar digital d’un patient en plusieurs dimensions est financée par l’Europe à hauteur de deux millions et demi d’euros. Le travail de recherche débute en ce mois de mars et durera 3 ans.

L’Université du Bedforshire, en Angleterre, coordonnera la conception concrète de ce qui doit aussi servir d’interface pour accéder à des modélisations et des outils d’analyses déjà créés. Ce travail s’intègre en effet dans un projet bien plus important : le Virtual Physiological Human, l’homme physiologique virtuel. Ces cinq dernières années, l’Europe a investi 200 millions d’euros dans le "VPH". "L’idée, c’est d’avoir accès à un ensemble de modèles, une banque de données, qui représentent l’ensemble des connaissances physiologiques et physiopathologiques sur le corps humain", explique le biologiste et physiologiste Randall Thomas, un des experts du projet VPH, chercheur au CNRS, en France. Les médecins et les patients pourraient avoir accès à ces connaissances et interagir avec elles." Comment sera bâti cet être humain virtuel ? Pratiquement, il serait composé à l’aide des résultats de la recherche classique (essais cliniques ou en labos stockés informatiquement). Mais aussi de modélisations mathématiques relatives au fonctionnement de différents organes : reins, poumons, cœur

Ces données comprennent des modélisations physiologiques ou des calculs de probabilités, qui aident à connaître les facteurs de risques (statistiquement, par exemple, telle dose de médicament donnera tel symptôme). Ensemble, ils permettent des prédictions. "Les modélisations reposent sur des méthodes utilisées au départ par les génies civil et aéronautique, détaille l’ingénieur Damien Lacroix (Université de Sheffield). Ces méthodes sont alors appliquées au corps humain. Utilisées à l’origine pour calculer la déformation d’un matériau, elles sont utilisées ici pour calculer la déformation des tissus, par exemple." Déjà coordinateur d’un projet VPH, il va réaliser la modélisation du fonctionnement du squelette inférieur, qui sera intégrée dans le VPH. "Beaucoup de groupes de chercheurs en Europe travaillent sur le cœur, le foie, les os , précise Liesbet Geris (ULg), qui travaille à modéliser l’évolution de fractures. Tous les chercheurs qui travaillent dans la simulation en biologie pourraient rentrer dans cette dénomination "VPH".

L’idée du VPH est aussi de fournir un moyen de naviguer dans ces collections de modèles, avec une interface conviviale. "Google Map appliquée au corps humain", résume le Pr Lacroix. Cette interface serait un avatar du corps humain, accessible sur l’ordinateur. L’utilisateur pourrait zoomer sur un organe ou un tissu et poser une question spécifique. Par exemple : quelle médication pour l’hypertension ?

Grâce aux essais cliniques et modèles déjà présents dans l’ordinateur, le médecin pourrait simuler le déroulement probable d’une maladie chez son patient. "Il pourrait déterminer l’effet d’un médicament, mais aussi d’un style de vie : qu’est-ce qui se passe s’il fait plus d’exercice ?" , poursuit Randall Thomas. "L’idée, c’est aussi de compléter le patient virtuel avec les paramètres propres à la personne visée." Pour épargner le temps de calcul, il s’agirait de réaliser une population d’individus virtuels (1/2 million de patients virtuels), chacun différent. "Une fois le patient virtuel adéquat trouvé, on lance la simulation." Cet outil d’analyse et de pronostic pourrait aussi stocker l’histoire médicale du patient. Le VPH peut aussi être utilisé comme "cobaye" par les chercheurs (voir épinglés). Mais des freins existent. Une des difficultés techniques est par exemple d’intégrer les différentes parties du corps. Quid de la colonne d’un patient diabétique pour lequel on a modélisé les fluides du cœur ? Les autres freins sont juridiques et éthiques, et liés aux partages des données.

A ce stade, le projet n’est pas terminé, et devrait toujours être financé par l’Europe à l’avenir, mais on ignore à quelle hauteur. Des milliers de modèles sont déjà stockés sur un site web. L’humain virtuel complet, ou du moins où tous les organes seraient dotés d’un bon nombre de modèles, pourrait être réalisé dans les dix ans.


Patient : avatar "perso" sur l’iPad

Traitement. Le patient pourrait détenir son avatar personnel et tester ses propres idées de traitement sur cet avatar, assure Damien Lacroix. "Que ce soit sur iPhone, iPad, ordi, ce sera la même interface, et la personne pourra consulter son patient et son historique." "Sur les iPhone ou les iPad, il y a de plus en plus d’applications médicales , ajoute Randall Thomas. Ces applications pourraient être couplées à l’ordinateur où tourne le modèle VPH, et qu’il y ait une interactivité à ce niveau."

Le VPH et les modélisations in silico (virtuelles) au sens large sont aussi utiles pour les firmes pharmaceutiques. Des molécules pour le traitement de maladies du cœur ont ainsi été abandonnées avant les essais cliniques, car les modélisations montraient qu’elles auraient des effets secondaires dramatiques. Cela a épargné un investissement élevé. Le VPH concerne aussi l’industrie orthopédique, qui pourra tester de nouveaux dispositifs, tels les implants. "

L’Europe encourage à commercialiser les modélisations qui seraient développées dans le cadre du VPH , précise Damien Lacroix. Tous les projets qui aboutissent à un prototype convaincant pourraient être achetés par les firmes pharmaceutiques ou de génie biomédical.

Éviter la prise de risques au médecin

Décision. L’humain virtuel permettra au médecin d’essayer des produits virtuellement au lieu de tester les médicaments l’un après l’autre sur son patient. C’est par exemple ce qui est fait actuellement pour l’hypertension, car, dans 90 % des cas, on n’en connaît pas la cause.

"En utilisant l’ordinateur, le médecin évitera donc un maximum de risques, mais c’est tout de même lui qui prend la décision finale", insiste Randall Thomas. Philippe Kolh, chirurgien cardiovasculaire qui forme les ingénieurs biomédicaux à l’Université de Liège pense que le VPH pourrait aussi être utile dans l’enseignement.

Plutôt que de faire appel à des tests sur animaux, les futurs médecins pourraient les réaliser via le patient virtuel. Un autre avantage de l’humain virtuel ? "Cela permettrait d’en savoir davantage sur l’interaction entre les différentes parties du corps et des différents systèmes (respiratoire, digestif ), qui constitue la beauté et la complexité de la physiologie." Par exemple : aider à comprendre l’effet d’une maladie cardio-vasculaire sur le rein ou le système hormonal. "Le VPH, c’est quelque chose d’utile. Cela fait partie du progrès de la science, dans les années à venir."

Cobaye virtuel pour les chercheurs

In silico. L’humain virtuel pourra aussi servir de cobaye à grande échelle aux chercheurs. " Dans l’in silico (test dans le domaine des sciences du vivant, mais sur ordinateur, donc virtuel) , on peut faire beaucoup d’expériences, sans restriction éthique ou financière. Mais c’est complémentaire à l’in vivo ou l’in vitro , explique Liesbet Geris, ingénieur biomédical et professeur à l’ULg, qui participe aussi au projet VPH, avec des recherches sur les os.

Avec l’in silico, on peut tester une gamme plus importante de concentration chimique et d’animaux. Cela diminue les besoins en expérimentation animale. Et puis dans une vraie expérience, chercher la dose optimale de produit est difficile. On peut échouer. " Même chose pour l’être humain : des doses normalement létales pourraient être administrées à l’humain virtuel. Ce type de recherche "in silico", ne permet pas de se passer d’expérimentation, mais de les faire de manière mieux ciblée, insiste Randall Thomas.

"Ces modèles viennent d’expérience "réelles" ! Il faut un aller-retour entre les deux." En clair : passer de l’expérience aux modèles, qui doivent ensuite être mesurés dans les expérimentations, qui permettent alors d’améliorer le modèle. "Cette démarche se réalise d’ailleurs en amont du VPH, qui utilise uniquement les modèles dont on est sûr."

Sur le même sujet