Jumeaux numériques et prévention : une nouvelle ère pour la médecine

Les jumeaux numé­riques prennent de plus en plus d’ampleur dans le monde indus­triel. Les portes qu’un tel outil ouvre lui per­mettent de s’étendre dans le domaine de la san­té — avec notam­ment l’utilisation de pou­mons numé­riques pour une per­son­na­li­sa­tion des soins. Être capable de modé­li­ser un organe, per­son­na­li­ser ce modèle à l’aide des don­nées d’un patient, pour en simu­ler son fonc­tion­ne­ment pour­rait nous ame­ner à pré­voir, anti­ci­per, pré­dire son déve­lop­pe­ment et son vieillissement.

Après tout, et comme le rap­pelle à juste titre Claire Biot, vice-pré­si­dente de l’Industrie de la san­té à Das­sault Sys­tèmes « aujourd’hui, en ayant le jumeau numé­rique d’un Rafale, mais aus­si plein de don­nées de vol – l’équivalent des bio­mar­queurs en aéro­nau­tique – nous pou­vons faire de la main­te­nance pré­dic­tive en opé­ra­tion. Cela, en pas­sant du jumeau numé­rique d’un concept, l’avion, au jumeau numé­rique per­son­na­li­sé de chaque Rafale en opé­ra­tion. » 

La ques­tion se jus­ti­fie donc plei­ne­ment : quel rôle peut jouer le jumeau numé­rique dans la pré­ven­tion en santé ?

Cette ques­tion a été au cœur des échanges du 5^ème sémi­naire du groupe poly­tech­nique san­té, coor­don­né par le Centre de recherche en ges­tion de l’École poly­tech­nique (IP Paris), et ani­mé par Étienne Min­vielle (Direc­teur de recherche CNRS)¹.

La pré­ven­tion en san­té est sou­vent jugée comme un sujet qui a été délais­sé jusqu’à un pas­sé récent. Stan­ley Durr­le­man, direc­teur de recherche à l’Inria, ne manque pas de le rap­pe­ler. « Par­ler de pré­ven­tion reste peu cou­rant en France, car nous sommes d’abord dans un sys­tème de soin avant d’être dans un sys­tème de san­té. » Selon lui, la devise de la recherche actuelle se rap­pro­che­rait plus de « mieux vaut gué­rir que pré­ve­nir ».

Du côté de Das­sault Sys­tèmes, les jumeaux numé­riques sont uti­li­sés depuis un cer­tain temps. « Notre ambi­tion est d’aider les gens à vivre en meilleure san­té à un coût sou­te­nable pour les sys­tèmes de soins et nous pla­çons les jumeaux numé­riques au cœur de notre stra­té­gie, explique Claire Biot, car ils per­mettent de repré­sen­ter l’invisible et de faire col­la­bo­rer plu­sieurs dis­ci­plines. » Un nou­veau pro­jet a ain­si vu le jour : « MediT­win² est un pro­jet de créa­tion de dif­fé­rents jumeaux numé­riques, lan­cé par Das­sault Sys­tèmes, dans trois aires thé­ra­peu­tiques : onco­lo­gie, neu­ro­lo­gie et car­dio­lo­gie, déve­loppe-t-elle. Ces jumeaux numé­riques ser­vi­ront avant tout à faire du trai­te­ment ou du diag­nos­tic, en gui­dant la déci­sion médicale. »

Il existe deux types de pré­ven­tions : la pré­ven­tion pri­maire (mise en place pour évi­ter d’attraper la mala­die) et la pré­ven­tion secon­daire qui stoppe ou ralen­tit le déve­lop­pe­ment de cette der­nière. La pré­ven­tion pri­maire concerne en par­ti­cu­lier les mala­dies trans­mis­sibles, le pré­ser­va­tif ou le confi­ne­ment en sont des exemples. Il est donc cer­tain que, pour cer­taines mala­dies, une pré­ven­tion pri­maire se com­plique. La seconde forme de pré­ven­tion pré­sente quelques contraintes, notam­ment la néces­si­té d’un diag­nos­tic rapide et de la prise en charge du patient sur le long terme. « Com­ment pour­rais-je suivre des patients durant des décen­nies pour voir si, in fine, ma mesure de pré­ven­tion était effi­cace ? », se demande Stan­ley Durr­le­man. C’est donc ici qu’un sys­tème de modé­li­sa­tion numé­rique per­met­tant une simu­la­tion fidèle du fonc­tion­ne­ment d’un sys­tème bio­lo­gique per­son­na­li­sé avec les don­nées d’un patient prend toute son importance.

Afin d’illustrer la com­plé­men­ta­ri­té entre la pré­ven­tion et les sys­tèmes algo­rith­miques pré­dic­tifs que pro­posent les jumeaux numé­riques, Stan­ley Durr­le­man consi­dère le cas de la mala­die d’Alzheimer comme étant le par­fait exemple. Cette mala­die repré­sente actuel­le­ment, non loin du can­cer, l’un des plus grands engoue­ments de la recherche scien­ti­fique en san­té. « Mal­gré les inves­tis­se­ments colos­saux dans la recherche, cela fai­sait 20 ans que nous n’avions pas eu d’essai cli­nique posi­tif pour cette mala­die, pré­cise le cher­cheur. Et encore aujourd’hui, les pra­ti­ciens n’ont qua­si­ment rien à pres­crire à leur patient [NDLR : le médi­ca­ment en ques­tion n’est dis­po­nible pour l’instant qu’aux États-Unis, la demande de com­mer­cia­li­sa­tion en Europe est tou­jours en cours d’instruction par les auto­ri­tés.] »

Ce trai­te­ment soigne l’accumulation des plaques amy­loïdes dans le cer­veau du patient, qui se met en place 10 à 15 ans avant l’apparition des pre­miers symp­tômes liés à la mala­die. « Cepen­dant, les effets du trai­te­ment sur le déclin cog­ni­tif du patient res­tent assez faibles, admet-il. Le chan­ge­ment dans notre sché­ma thé­ra­peu­tique, lui, est consé­quent. Nous ne sommes plus tant à la recherche de médi­ca­ments pour gué­rir la mala­die, mais plu­tôt dans une optique de la pré­ve­nir. »

Il est donc impor­tant de com­prendre com­ment la mala­die se déve­loppe, quels sont ses pre­miers signes, afin d’établir un diag­nos­tic pré­coce. Pour cela, l’équipe de recherche de Stan­ley Durr­le­man a éta­bli des modèles de pré­dic­tions – des jumeaux numé­riques – pou­vant déter­mi­ner l’évolution de la mala­die chez dif­fé­rentes per­sonnes. Après la pré­sen­ta­tion de ce modèle, Claire Biot se demande : « La mala­die d’Alzheimer est-elle prête pour un dépis­tage de masse ? » Ce à quoi Stan­ley Durr­le­man répond que des pro­grès sont encore à faire. « Pour une mala­die non-trans­mis­sible, il est plus juste de par­ler de repé­rage, explique le cher­cheur. En géné­ral, pour cette mala­die, il y a d’abord une plainte du patient, qui l’amène à consul­ter. »

Le repé­rage dépend ain­si d’une action volon­taire de la per­sonne, et il ne faut pas rater ce pre­mier maillon. « Compte tenu des enjeux déjà évo­qués, je pense qu’il reste tout de même pas mal de tra­vail à faire pour inten­si­fier le repé­rage des troubles cog­ni­tifs en popu­la­tion géné­rale », conclut-il. Un des axes à déve­lop­per serait l’identification de bio­mar­queurs spé­ci­fiques au déve­lop­pe­ment de la mala­die d’Alzheimer. Seule­ment, à l’image de cette accu­mu­la­tion de plaques amy­loïdes dans le cer­veau du patient qui n’est pas tout le temps syno­nyme de pre­miers signes de la mala­die, la pré­ven­tion dépen­dra tou­jours de nos capa­ci­tés de prédictions.

Ces ensei­gne­ments confirment que, même si des inter­ro­ga­tions sub­sistent, le jumeau numé­rique est sus­cep­tible de jouer un rôle impor­tant ces pro­chaines années. Il pour­rait affir­mer une nou­velle forme de pré­ven­tion en san­té, plus algo­rith­mique, plus per­son­na­li­sée et offrant des capa­ci­tés de repé­rage jusque-là inenvisageables. 

Pablo Andres