Chaque jour, un nouvel algorithme semble permettre aux ordinateurs de diagnostiquer les maladies avec une précision sans précédent. Et cela renforce les prédictions selon lesquelles une IA remplacera bientôt (au moins partiellement) les médecins.
Et si les ordinateurs pouvaient aussi remplacer les patients ? Si des patients virtuels pouvaient remplacer de vraies personnes à un certain stade d'un essai de médicament, par exemple, pourraient-ils accélérer le développement ? Et s'il existait un « médicament au silicium » ?
De même, des vaccins potentiels qui n'auraient probablement pas fonctionné pourraient être "administrés" à des patients virtuels. Ce processus réduirait le temps et les coûts des tests et éviterait de tester des "candidats" dangereux sur des volontaires vivants.
La médecine du silicium
C'est une façon de définir l'expérimentation de médicaments et de traitements sur des organes virtuels ou des systèmes corporels pour prédire comment une personne réelle répondra aux thérapies.
De vrais patients seront encore nécessaires dans les études de stade avancé dans un proche avenir, mais les essais avec des patients virtuels permettront des premières évaluations rapides et rentables de la sécurité et de l'efficacité, réduisant considérablement le nombre de sujets humains requis pour les essais.
Comment ça marche?
Commençons par le début : on ne peut pas parler de patients virtuels sans parler d'organes virtuels. La « modélisation » d'un patient virtuel commencera par collecter toutes les données anatomiques qui proviendront des diagnostics non invasifs d'une personne. Ces données seront ensuite croisées avec un modèle mathématique complexe des mécanismes qui gouvernent le fonctionnement de cet organe.
Des algorithmes spéciaux fonctionnant sur des ordinateurs puissants (peut-être des ordinateurs quantiques, bientôt) résoudront les équations et les inconnues résultantes, générant un organe virtuel qui ressemble et se comporte comme la vraie chose.
Patients virtuels: nous sommes déjà au travail en cours
La FDA, Food and Drug Administration, l'organisme américain qui s'occupe des aliments et des médicaments, utilise déjà des simulations informatiques au lieu d'essais humains pour évaluer de nouveaux systèmes de mammographie. L'agence a également publié un guide sur la conception d'essais de médicaments et de dispositifs incluant des patients virtuels.
Analyse HeartFlow, un service basé sur le cloud approuvé par la FDA, permet aux médecins d'identifier les maladies coronariennes sur la base d'images CT du cœur d'un patient. Le système HeartFlow utilise ces images pour construire un modèle d'écoulement de fluide du sang circulant à travers les vaisseaux sanguins coronaires, identifiant ainsi les conditions anormales et leur gravité. Sans cette technologie, les médecins devraient effectuer une angiographie invasive pour décider si et comment intervenir.
L'expérimentation de modèles numériques de patients individuels peut également aider à adapter la thérapie à un certain nombre de conditions et est déjà utilisée dans les soins du diabète.
Une approche issue de l'ingénierie
La philosophie derrière la médecine du silicium et les patients virtuels n'est pas nouvelle. La capacité de créer et de simuler les performances d'un objet dans des centaines de conditions de fonctionnement est la pierre angulaire de l'ingénierie depuis des décennies. Par exemple pour la conception de circuits électroniques, d'avions et de bâtiments.
Plusieurs obstacles demeurent à sa mise en œuvre généralisée dans la recherche médicale et le traitement.
Premièrement, la puissance prédictive et la fiabilité de cette technologie doivent être confirmées, ce qui nécessitera plusieurs avancées. Celles-ci incluent la création de bases de données médicales de haute qualité à partir d'une large base de patients ethniquement diversifiée composée de femmes et d'hommes. Raffinement des modèles mathématiques pour tenir compte des nombreux processus d'interaction dans le corps. D'autres changements aux méthodes d'intelligence artificielle, développés principalement pour la reconnaissance de la parole et des images par ordinateur, et doivent être étendus pour fournir des informations biologiques.
Il nous faut un autre moyen, mais la finition est magnifique
La communauté scientifique et les partenaires de l'industrie s'attaquent à ces problèmes par le biais d'initiatives telles que Projet Cœur vivant par Dassault Systèmes, HubMAP (une sorte de Google Maps des cellules) e Microsoft Santé NExT.
Ces dernières années, la FDA et les autorités de régulation européennes ont approuvé certaines utilisations commerciales des diagnostics informatiques. Cependant, satisfaire aux exigences réglementaires prend beaucoup de temps et d'argent.
Créer une demande pour ces outils est un défi compte tenu de la complexité de l'écosystème des soins de santé. La médecine du silicium doit être en mesure d'offrir une valeur abordable aux patients, aux médecins et aux organisations de soins de santé pour accélérer l'adoption de la technologie.
