La modélisation quantique au coeur du nouveau modèle de santé européen, conclut une conférence
Un nouveau modèle de soins de santé fondé sur des systèmes préventifs et personnalisés de santé est nécessaire en Europe et ne peut être obtenu qu'au moyen des technologies de l'information et de la communication (TIC), a déclaré Viviane Reding, la commissaire européenne en charge de la société de l'information et des médias, aux participants à la conférence "ICT for Biomedical Sciences 2006" qui s'est tenue à Bruxelles, le 29 juin dernier. La modélisation et la simulation numériques ont été citées comme les pierres angulaires de ce nouveau modèle. Les systèmes de santé sont confrontés, à travers l'Europe, à des défis majeurs associés aux affections chroniques, aux changements démographiques, au manque de personnel soignant, aux accidents médicaux et aux augmentations de coûts. La proportion de personnes de plus de 65 ans devrait doubler d'ici 2050. Davantage de personnes âgées vont nécessiter des soins médicaux et une assistance prolongés afin d'assurer leur autonomie. En outre, les affections chroniques tendent à augmenter, au même titre que les coûts de prise en charge. Tous ces facteurs commencent à accentuer la pression sur les systèmes de santé européens. On anticipe que d'ici 2050 les dépenses publiques moyennes en matière de soins de santé et de longue durée dans les pays de l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) augmenteront de 10 à 13 pour cent par rapport au produit intérieur brut (PIB). La situation émergeante ne sera pas viable à moins que des mesures ne soient prises à tous les niveaux pour transformer la manière dont les soins de santé sont assurés. À l'occasion d'une diffusion de la conférence sur l'internet, Mme Reding a fait référence à ces défis et a mentionné les travaux entrepris par la Commission européenne pour soutenir le développement des nouvelles technologies en vue d'améliorer l'accès et l'efficacité des soins de santé pour tous les citoyens. S'inscrit, parmi les initiatives concernées, le plan d'action pour des services d'e-santé, qui vise à stimuler l'investissement et le déploiement de solutions d'e-santé à travers l'Europe. En outre, les services d'e-santé comptent parmi les 10 priorités du plan d'action e-Europe 2005, défini dans le cadre de l'initiative i2010. Ainsi l'Europe se retrouve-t-elle en pôle position pour l'utilisation de réseaux de santé régionaux, les dossiers électroniques en matière de soins primaires et le déploiement des soins de santé. "Les prestations de services de santé en ligne, notamment la formation de professionnels de la santé, est en train d'investir le quotidien dans nombre de systèmes de santé régionaux comme nationaux", a déclaré la commissaire, qui a par ailleurs souligné que le secteur de l'e-santé évoluait rapidement et devrait se chiffrer à hauteur de 20 milliards d'euros d'ici 2007. Néanmoins, le déploiement des soins médicaux sur la base de solutions TIC est encore loin du but. "Pouvez-vous imaginer de manipuler le stockage des connaissances biochimiques sans ordinateurs, sans réseaux et sans bibliothèques numériques? Permettez-moi d'en douter", a commenté Mme Reding. "Je parie, en revanche, que vous pouvez probablement imaginer des prestations de services de santé sans TIC." "L'enjeu est bien là, qui consiste à propulser la recherche dans les TIC pour les sciences médicales. Je pense néanmoins qu'ensemble, les TIC et les secteurs de la biochimie constituent une somme plus importante que leurs diverses parties distinctes", a souligné la commissaire. Mme Reding a fait référence aux travaux actuellement en cours au niveau du programme de travail consacré aux TIC dans la perspective du Septième programme-cadre (7PC), lequel portera sur deux axes principaux de recherche sur les prestations de soins de santé, à savoir la personnalisation des soins et l'impact des systèmes de prestation de santé. Dans le premier domaine, les recherches porteront sur le développement de la modélisation et de la simulation de maladies pour les traitements et la chirurgie, en s'appuyant sur le modèle VPH ("Virtual Physiological Human"). Elle constituera l'activité porte-drapeau du programme, a expliqué la commissaire, dont l'objet est de permettre aux scientifiques et aux praticiens de prédire l'issue d'interventions chirurgicales ou l'impact d'un médicament sur un patient particulier, à travers l'utilisation de modèles, de techniques de simulation et de visualisation. "C'est un nouveau domaine dans lequel la Commission investit substantiellement et qui aura un impact sur la manière dont les cliniciens comprennent les maladies et les chirurgiens procèdent à des opérations, a-t-elle poursuivi. L'objectif est de produire des médicaments plus sûrs et plus efficaces, en simulant dans un premier temps leurs effets sur un ordinateur." Le recours à des organes humains générés par ordinateur afin de tester l'impact d'un médicament n'est pas nouveau. Dans les années 1960, le docteur Denis Noble, de l'université d'Oxford, a inauguré la modélisation de l'électrophysiologie d'une cellule cardiaque et son incorporation dans les premiers modèles biophysiques détaillés de l'organe dans son ensemble. Il a démontré que les équations mathématiques pouvaient modéliser la manière dont l'activité électrique d'une cellule cardiaque est influencée par les mouvements entrants et sortants des ions de sodium et de potassium, transportés par des pompes et des canaux présents dans la membrane cellulaire. Ce sont des modèles de ce type qui révèlent la complexité du coeur et la façon dont il est influencé par de nombreux facteurs, outre les gènes de l'individu. Lors de la conférence, le Dr Noble a fait la démonstration du modèle qu'il a développé sur le canal de l'ion potassium dans le coeur, qui, s'il est obstrué, peut entraîner des arythmies cardiaques, une perturbation du rythme normal qui rend la fonction de la pompe cardiaque moins efficace. Ces arythmies peuvent provoquer des vertiges, des évanouissements, des douleurs dans la poitrine, et tuent des centaines de milliers de personnes chaque année. Environ 40 pour cent de tous les médicaments fabriqués provoquent des arythmies cardiaques, qu'il s'agisse de médicaments contre le cancer, contre le diabète ou d'antihistaminiques. C'est l'une des plus grandes causes d'échec des médicaments dans les essais cliniques. "La simulation est à présent à un stade où nous pouvons conseiller l'industrie pharmaceutique sur la manière de concevoir des médicaments en évitant ce type de problème", a expliqué le Dr Noble. Alors que le Dr Noble est occupé à modéliser les cellules individuelles du coeur, d'autres chercheurs s'essaient à modéliser la structure et la mécanique générale de cet organe, notamment le battement du muscle cardiaque lui-même. Il collabore depuis les années 1990 avec le professeur Peter Hunter, de l'université d'Auckland, en Nouvelle-Zélande, sur les modèles du coeur complet, dont le comportement reflète les activités de près de 12 millions de cellules virtuelles, calculées indépendamment. Cela représente un énorme défi, sachant qu'un seul battement de coeur peut demander jusqu'à huit heures de modélisation. L'objet des modèles est de démontrer l'origine de l'activité électrique au niveau de la cellule, comment elle se propage aux autres cellules et comment cette électricité est ensuite convertie en une contraction mécanique de la paroi cardiaque. Ces modèles devraient également simuler la manière dont les parois qui se contractent entraînent le flux du sang à travers le coeur et comment l'énergie est redistribuée à travers l'ensemble du système. Bien que la modélisation de l'ensemble du coeur apparaisse comme une entreprise colossale, un défi encore plus ambitieux consiste à intégrer la richesse des informations afin de permettre la détermination structurelle et fonctionnelle à tous les niveaux de l'organisation biologique. Tel est l'objectif de STEP, une action de coordination financée par l'UE dans le cadre du Sixième programme-cadre (6PC), qui développe le concept de "Virtual Physiological Human" (VPH), soit des modèles visant à améliorer la description de la physionomie humaine. Le projet VPH se déroule en marge du projet Physiome, qui est organisé sous les auspices de l'Union internationale des sciences physiques (UISP). Le professeur Gordon Clapworthy, de l'université de Luton, au Royaume-Uni, coordinateur de projet, a expliqué le concept: "[VPH] est un modèle intégré de la physiologie humaine à de multiples niveaux, allant de l'organisme à l'ensemble du corps, en passant par les génomes, les organes, les tissus, les cellules et les molécules. Il s'agit d'une tentative visant à intégrer tous ces modèles au sein d'un seul." Pourquoi un tel concept est-il nécessaire? "Pour la prestation de soins de santé personnalisés", a expliqué le professeur Clapworthy. "Une certaine quantité de données peut être obtenue sur un individu par les moyens standards, mais il existe d'autres informations relatives à la physiologie humaine qui ne peuvent être acquises qu'en recourant à des techniques invasives." Une base de données d'informations génétiques sur le corps humain, dans laquelle les données personnelles peuvent être alimentées, offrirait au médecin un aperçu plus riche sur la base duquel établir son diagnostic. "Si vous intégrez [les données d'un patient] au sein d'un plus grand modèle, une simulation générique pourrait mener à une imagerie personnalisée, par exemple, le coeur d'une personne", a poursuivi le professeur. Le projet rassemble neuf partenaires issus de cinq Etats membres et un total de 100 experts qui travaillent à la production d'une feuille de route pour le développement d'une base de données de modèles intégrée. L'objectif est de décomposer le corps en brins et de déterminer comment produire des données cohérentes tout en évitant le chevauchement. "Quantité de recherches élémentaires sont réalisées dans le monde, dans des laboratoires individuels, qui sont normalement associées à un organe, a expliqué le professeur Clapworthy. Nous nous efforçons de nous éloigner de la modélisation multi-niveaux, réalisée isolément. L'idéal serait de réunir tous les chercheurs dans ce domaine autour d'une même table." Mais le projet ne concerne pas seulement la recherche. "Il touche également l'infrastructure: Comment faites-vous pour que les données et les logiciels soient compatibles? Quels sont les enjeux éthiques et légaux associés à ce domaine? Il existe un grand nombre de problèmes non techniques qu'il importe de traiter afin de veiller à ce que l'ensemble ait un sens", a admis le professeur. "Envisager l'accès à une base de données pour une modélisation, par exemple sur les maladies génétiques, implique la mise en place d'une interface conviviale. Mais nous ne sommes pas concernés que par un seul et unique domaine, il s'agit d'imaginer une base de données pour tous les organes du corps", a-t-il ajouté. "Nous devons nous intéresser à la pérennisation à long terme si nous tenons à développer des bases de données à grande échelle susceptibles d'être partagées. Quelqu'un doit s'occuper de leur maintenance, quelqu'un d'autre de générer des données et de les alimenter dans les bases. C'est ce que nous cherchons à faire, imaginer comment y arriver, quel que soit le niveau de financement disponible", a-t-il conclu en faisant référence au 7e PC. Bien que l'industrie informatique ne soit pas impliquée dans le consortium, le professeur Clapworthy a mentionné que des experts des milieux universitaire et industriel étaient invités à participer aux diverses conférences et autres forums. "Il est évident que les aspects clinique et industriel sont autant de fondamentaux pour le succès du projet dans l'avenir", a déclaré le professeur. "Si nous voulons entrer dans le monde réel, il nous faut clairement obtenir l'acceptation du clinicien et la coopération de l'industrie, afin de nous assurer que les données sont disponibles et de bonne qualité. [L'industrie] peut nous aider à comprendre comment la recherche universitaire peut être efficacement appliquée dans un contexte industriel." Quant au déploiement du premier simulateur virtuel humain, "tout dépend de comment vous l'entendez, du niveau de détail recherché", a-t-il dit. "Il nous faudra probablement attendre à peu près 10 ans avant d'espérer un impact clinique sérieux. Mais l'important est d'accroître la sensibilisation quant à cette perspective à l'horizon. Je pense qu'une fois l'intérêt généré, l'accélération suivra d'elle-même."