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