Bilan

L’ère du patient virtuel est ouverte

Un projet entend doter chaque individu d’un avatar numérique afin d’offrir une prise en charge personnalisée.

Juillet 2012. Sur la couverture du magazine Cell, la référence en sciences du vivant, s’affichent les résultats de travaux scientifiques appelés à marquer à tout jamais la biologie. Une équipe de chercheurs emmenée par Markus Covert, professeur assistant en bio-ingénierie de l’Université Stanford, montre à la face du monde le premier modèle computationnel d’un organisme vivant complet. Certes, il ne s’agit que d’une bactérie, la plus petite connue à ce jour qui plus est. Mais cette simulation du Mycoplasma genitalium représente une étape décisive dans la numérisation du vivant, dans toute sa complexité. En compilant des données issues de quelque 900 publications scientifiques, traquant chaque fonction ou expression de gène, chaque interaction moléculaire au sein de ce micro-organisme, les scientifiques accèdent à une dimension jusqu’ici inatteignable, aux confins de la bio-ingénierie et de la médecine. Désormais, la biologie est entrée dans l’ère du silicium. «On n’en est, de loin, pas encore là, mais c’est dans l’air», confirme Denis Hochstrasser. Le directeur du Département de médecine génétique et de laboratoire des Hôpitaux Universitaires de Genève est un des piliers d’un projet européen très ambitieux en termes de production et d’exploitation des données issues du vivant. Appelé «IT Future of Medicine» (IT-FoM), ce programme concourt pour la phase finale des FET Flagships, un programme européen de soutien à la recherche, avec un budget d’un milliard d’euros sur dix ans. Il entend doter dans le futur chaque patient d’un avatar virtuel, un modèle numérique compilant toutes les informations relatives à sa constitution: anatomie, génome, protéome, voire même toutes ses fonctions métaboliques. En d’autres termes, son profil complet, que les médecins traitants pourraient consulter pour affiner leurs diagnostics, prévenir la survenance de certains troubles et même déterminer la prédisposition des individus à développer des pathologies telles que le cancer.

In vitro, in silico, in vivo

Dans la pratique, le corps médical assure la prise en charge des patients. Il tente d’obtenir un maximum d’informations sur son état de santé, à l’aide de différents outils: anamnèse avec l’histoire familiale et sociale du malade, les allergies éventuelles ou avérées, examens physiques et de laboratoire, l’imagerie… Guère difficile d’imaginer, dans ce contexte, le bénéfice qu’un médecin traitant pourrait tirer de la mise à disposition, par exemple, de données génétiques et de l’environnement propres à chaque patient. La médecine standardisée a fait son temps. Place à la prise en charge personnalisée. C’est là que l’avatar médical personnel imaginé par IT-FoM entre en jeu. «Aujourd’hui, on accepte d’administrer des chimiothérapies formulées de manière quasiment identique pour tous les patients parce qu’il est difficile de prévoir les effets que ces traitements auront sur les individus. Disposer d’un double numérique des patients permettrait de tester in silico toutes les substances thérapeutiques, d’en déterminer les conséquences selon le profil individualisé des patients, avant même de les administrer», avance Denis Hochstrasser. Le médecin relève sur ce point que les interactions médicamenteuses indésirables, dues à une erreur de prescription ou tout simplement à une méconnaissance d’une éventuelle contre-indication, constituaient pour moitié la troisième cause de mortalité aux Etats-Unis, derrière les maladies cardiovasculaires et le cancer, selon le journal JAMA en 2001. Chercher à simuler la complexité du vivant impose ses contraintes. A force de vouloir cibler toujours plus précisément, d’extraire des informations à une échelle toujours plus réduite, les praticiens se trouvent confrontés à une masse de données, un «tsunami d’informations» comme aime à l’appeler Denis Hochstrasser, qu’il s’agit de réconcilier. Le problème vient moins de la masse des données à disposition que l’interprétation de ces dernières et de leur pertinence mise en contexte par rapport aux connaissances fondamentales disponibles et aux observations pratiquées sur les patients.

Tout le patrimoine humain dans 2 petabytes de données

«Le génome des quelque 7 milliards d’individus sur terre représente un volume de données de 2 petabytes à peine, après compactage et sans perte majeure de connaissances», souligne Ioannis Xenarios, professeur au Centre intégratif de génomique de l’Université de Lausanne. Ce dernier est partenaire du projet IT-FoM au titre de directeur des groupes Swiss-Prot et Vital-IT, tous deux intégrés à l’Institut de bio-informatique. «Pourtant, la quantité de données nécessaires pour aboutir à ce résultat peut facilement générer un volume 50 000 fois plus élevé. Toute la difficulté réside dans la sélection des informations pertinentes pour les aspects thérapeutiques, diagnostiques et l’évolution des maladies, en sachant que chacun d’entre nous est unique», explique le biologiste. C’est là que réside la principale gageure du projet IT-FoM. «Il ne s’agit pas de disposer d’informations brutes mais de pouvoir mesurer ces dernières dans le temps, de suivre leur évolution et de les intégrer dans des modèles permettant de doter les praticiens d’outils non seulement diagnostiques, mais également prédictifs», ajoute Ioannis Xenarios. D’où l’intérêt, pour un groupe comme celui de Denis Hochstrasser, de se trouver à la confluence entre recherche fondamentale, clinique et translationnelle. Quelle que soit la réussite d’IT-FoM dans la course au financement européen, les scientifiques semblent acquis au fait que les expériences in vivo ou in vitro ne suffisent plus pour élucider les mécanismes à l’œuvre dans le vivant. En sus d’IT-FoM, des programmes tels que Neuropolis, lequel vise à concentrer les infrastructures et les compétences en biologie computationnelle sur l’arc lémanique, montrent que la cause semble entendue. Et si le succès récent des chercheurs de Stanford semble bien éloigné de la finalité d’IT-FoM, ce n’est sans doute qu’en apparence. Comme le souligne Denis Hochstrasser, «le moyen le plus puissant de stockage de notre génome réside bien dans nos cellules».

La recherche fait les yeux doux aux patients

Neurosciences, oncologie, génétique… Les grands projets thématiques qui essaiment sur l’arc lémanique et plus généralement tout autour du globe se rangent volontiers sous l’étiquette de la recherche «translationnelle». Ce terme englobe toute la chaîne menant du laboratoire au chevet du patient – recherche fondamentale, études cliniques et prise en charge des malades –, afin de réconcilier les connaissances concernant les mécanismes biologiques élémentaires et les enseignements apportés par les essais cliniques et le suivi des patients. Une passerelle que les chercheurs appellent de leurs vœux pour aboutir à un modèle global de compréhension et de traitement des pathologies humaines.

Credits photos: Kakulya, Nhumi

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