En vedette - Un «Google» sur grille pour combattre les maladies neurologiques
Grâce au projet Neugrid , l'infrastructure de grille informatique paneuropéenne a ouvert de nouvelles voies de recherche sur les troubles neurologiques et d'autres maladies, et promet des diagnostics plus rapides et précis pour les patients. L'infrastructure, qui a reçu un financement de 2,8 millions d'euros par la Commission européenne, a été développée sur trois ans par des chercheurs de sept pays. Leur objectif consistait principalement à offrir aux neuroscientifiques la possibilité d'analyser rapidement et efficacement les examens d'imagerie par résonance magnétique (IRM) des cerveaux de patients souffrant de la maladie d'Alzheimer. Mais leurs travaux ont également aidé à ouvrir la voie à l'utilisation de l'informatique en grille pour la recherche sur d'autres troubles neurologiques, et dans d'autres domaines de la médecine. «Neugrid a été lancé pour aborder un besoin réel. Les départements de neurologie dans la plupart des hôpitaux n'ont pas d'accès facile et rapide aux ressources sophistiquées d'analyse par IRM. Les chercheurs doivent se rendre dans d'autres laboratoires à chaque fois qu'ils doivent procéder au traitement d'un examen. Alors pourquoi ne pas amener les ressources aux chercheurs plutôt que les chercheurs aux ressources?», explique Giovanni Frisoni, neurologue et directeur scientifique adjoint à l'IRCCS Fatebenefratelli, le centre national italien pour les maladies mentales et Alzheimer à Brescia. Cinq années de travail....en deux semaines L'équipe de Neugrid, dirigée par David Manset de MaatG en France et Richard McClatchey de l'Université de l'ouest de l'Angleterre à Bristol, a posé les bases d'une infrastructure de grille en commençant par des nœuds distribués de 100 cœurs (UC, unité centrale ou processeur) chacun, interconnecté par un intergiciel de grille et accessible via Internet avec une interface de navigateur web facile à utiliser. Pour tester l'infrastructure, l'équipe a utilisé les ensembles de données des images provenant de l'initiative sur la neuroimagerie de la maladie d'Alzheimer (ADNI - Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative) aux États-Unis, la plus grande base de données sur l'IRM de patients atteints de la maladie d'Alzheimer et d'une maladie moins grave appelée troubles cognitifs légers (MCI - Mild cognitive impairment). «Dans Neugrid, nous avons pu achever le plus grand défi computationnel jamais engagé en neurosciences: nous avons extrait 6500 examens d'IRM de patients avec différents degrés de troubles cognitifs et les avons analysés en deux semaines», explique le Dr Frisoni, chercheur principal du projet, ajoutant qu'«avec un ordinateur ordinaire, cela aurait pris cinq ans!». La maladie d'Alzheimer touche environ 50% des personnes âgées de 85 ans et plus, et pourtant on comprend encore mal ses origines et sa progression. À l'échelle mondiale, plus de 35 millions de personnes souffrent de la maladie d'Alzheimer, et d'ici 2050, ce chiffre devrait atteindre 115 millions de personnes, étant donné le vieillissement de la population. Les premiers symptômes de la maladie se constatent par exemple quand les personnes affectées ont du mal à se rappeler les noms de personnes et de lieux, à se remémorer des évènements récents ou à résoudre des problèmes mathématiques simples. À mesure que le cerveau dégénère, les patients se trouvant dans des étapes avancées de la maladie perdent certaines fonctions mentales et physiques et requièrent une surveillance constante. L'analyse des examens IRM menés dans le cadre du projet Neugrid pourrait aider les chercheurs à obtenir d'importantes informations sur certaines des questions fondamentales de la maladie, par exemple quelles régions du cerveau se détériorent en premier, quels sont les premiers changements dans le cerveau pouvant être identifiés comme biomarqueurs de la maladie, et quels médicaments peuvent contribuer à ralentir ou prévenir la maladie. Neugrid s'est appuyé sur les travaux de recherche menés par deux précédents projets financés par l'UE: Mammogrid, qui a développé une infrastructure de grille pour analyser les données des mammographies, et AddNeuroMed, qui cherchaient des biomarqueurs pour Alzheimer. L'équipe continue maintenant ses travaux dans une série de projets de suivi. Une grille étendue et un nouveau paradigme Neugrid for You (N4U), la continuation directe de Neugrid, s'appuiera sur l'infrastructure de grille et l'intègrera avec des ressources informatiques haute performance (HPC) et en nuage. Grâce à un financement de 3,5 millions d'euros de la Commission européenne, il développera également ses services utilisateurs, des pipelines pour l'exécution des algorithmes et des ensembles de données pour établir un laboratoire virtuel à l'attention des neuroscientifiques. «Dans Neugrid, nous avons développé une infrastructure de grille qui nous a permis d'aborder les problèmes techniques tels que l'interopérabilité des ressources informatiques principales et de garantir la modularité de l'architecture. Dans N4U, nous nous concentrerons sur l'aspect utilisateur de l'infrastructure et notamment les services et outils à disposition des chercheurs», explique le Dr Frisoni. «Nous espérons que les utilisateurs pourront se servir de l'infrastructure pour des recherches aussi simples que possible», poursuit-il, «et l'apprentissage ne devrait pas être plus difficile que celui d'un iPhone!» N4U développera également l'infrastructure de grille des cinq clusters informatiques initiaux par des connexions avec des nœuds de processeurs dans de nouveaux sites, dont 2500 processeurs récemment ajoutés à Paris en collaboration avec le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et en partenariat avec l'organisation biomédicale virtuelle «Enabling grids for e-science Biomed VO». Une autre initiative de suivi, outGRID, fédèrera l'infrastructure Neugrid en la reliant à des ressources informatiques en grille similaires développées aux États-Unis par le laboratoire de neuroimagerie à l'université de Californie, à Los Angeles, et la plateforme de recherche sur l'imagerie cérébrale CBRAIN développée par l'université McGill à Montréal, au Canada. Un atelier a récemment eu lieu à l'Union internationale des télécommunications, une agence des Nations Unies, afin de promouvoir cet effort. Le Dr Frisoni est également le coordinateur scientifique du projet DECIDE, qui œuvrera au développement d'outils diagnostiques cliniques pour les médecins reposant sur l'infrastructure de grille Neugrid. «Il existe quelques différences importantes entre l'utilisation d'ensembles de données sur l'imagerie cérébrale pour la recherche et pour le diagnostic», explique-t-il. «Les chercheurs comparent plusieurs images à d'autres, alors que les médecins s'intéressent à la comparaison des images d'un patient par rapport à un ensemble plus vaste de données afin de pouvoir diagnostiquer une maladie. En outre, les ensembles de données utilisés par les chercheurs sont anonymes, alors que les images des patients ne le sont pas, aussi la protection des données d'un patient devient-elle problématique.» Le projet DECIDE abordera ces questions afin d'utiliser l'infrastructure de grille pour aider les médecins à traiter les patients. Bien que l'objectif principal de ces nouveaux projets soit d'utiliser l'informatique en grille pour les neurosciences, le Dr Frisoni explique que la même infrastructure, architecture et technologie peut être utilisée pour permettre de nouvelles recherches (et développer des outils nouveaux et plus efficaces) dans d'autres domaines de la médecine. «Nous contribuons à poser les bases d'un nouveau paradigme en recherche médicale pouvant être connectée à la grille», ajoute-t-il. Neugrid a reçu un financement au titre du septième programme-cadre de l'UE (7e PC). Liens utiles: - site web du projet «A grid-based e-infrastructure for data archiving/communication and computationally intensive applications in the medical sciences» - Fiche d'informations du projet Neugrid sur CORDIS - site web «Expansion of NeuGRID services and outreach to new user communities» - Fiche d'informations du projet NeuGRID for you sur CORDIS - site web «A worldwide e-infrastructure for computational neuroscientists» - Fiche d'informations du projet outGRID sur CORDIS Vidéos: - NeuGRID - outGRID Articles connexes: - En vedette: sauvegarder les écosystèmes avec des données et des écosystèmes d'infrastructures ouvertes électroniques - Les travaux sur l'infrastructure de grille paneuropéenne passent au niveau supérieur