Des essais cliniques virtuels pourraient améliorer les traitements des accidents vasculaires cérébraux
L’accident vasculaire cérébral, où l’apport sanguin au cerveau est bloqué, est une cause majeure d’invalidité à long terme et la deuxième cause de mortalité dans le monde. En Europe, plus d’un million de personnes sont victimes d’un AVC chaque année, ce qui entraîne des coûts annuels directs et indirects d’environ 60 milliards EUR. Après plusieurs décennies de recherche, les traitements standard de l’accident vasculaire cérébral ischémique aigu sont la thrombolyse, où des médicaments décomposent les caillots sanguins, et la thrombectomie endovasculaire, où les caillots sont éliminés mécaniquement. Pourtant, selon Charles Majoie, de l’Amsterdam UMC et coordinateur du projet INSIST, jusqu’à deux tiers des patients demeurent fonctionnellement dépendants, nécessitant des soins constants. «Pour améliorer les pronostics des patients, les essais cliniques doivent identifier plus efficacement ceux qui sont aptes à bénéficier de traitements spécifiques», explique-t-il. Le projet financé par l’UE a développé des modèles informatiques capables de calculer les pronostics probables pour les «patients virtuels», après avoir été traités par thrombolyse et/ou thrombectomie.
La population virtuelle
Le modèle d’INSIST a été construit à partir des données de milliers de patients du registre MR CLEAN – une base de données nationale néerlandaise recensant tous les patients ayant subi un AVC ischémique aigu et ayant bénéficié d’un traitement endovasculaire. Ces données, notamment l’imagerie du thrombus (400 patients) et son histologie (350 patients), ainsi que les caractéristiques des artères intracrâniennes (120 patients), ont permis à l’équipe de créer des patients virtuels réalistes. «Nos patients virtuels représentent 15 des caractéristiques pronostiques les plus pertinentes – telles que l’âge, le sexe et les comorbidités. Ils présentent également des caractéristiques cliniques telles que la géométrie des vaisseaux et les thrombus», explique le coordinateur d’INSIST, Henk Marquering. Pour faciliter les essais cliniques in silico, trois modèles fonctionnent en tandem. Les modèles de mort tissulaire estiment l’état des tissus lors de la survenue de l’AVC, immédiatement après le traitement et 24 heures plus tard. Les modèles de flux sanguin reflètent les changements à tous les stades de l’AVC, y compris le traitement. Enfin, le modèle de perfusion 3D décrit la perfusion sanguine dans la matière blanche et grise du cerveau, les lésions réversibles et irréversibles des tissus cérébraux résultant des changements de perfusion estimés par le modèle de mort tissulaire.
Test in silico
Le modèle d’INSIST a testé la thrombolyse avec l’alteplase intraveineuse et la thrombectomie mécanique avec des stents retrievers, en simulant le sertissage, la mise en place, le déploiement et l’extraction du caillot pour estimer la fragmentation du thrombus. Les essais ont été simulés à l’aide de données réelles provenant du registre MR CLEAN, ce qui a permis au modèle de corréler l’état du tissu cérébral 24 heures après le traitement avec le résultat clinique du patient après 90 jours. Les résultats ont ensuite été regroupés selon les sous-populations d’intérêt. «Nous pouvons évaluer la performance des traitements dans divers contextes de patients et mieux comprendre les effets prévus et imprévus pour les patients et les populations», explique Praneeta Konduri, chercheuse du projet INSIST. «Par exemple, nous avons étudié la performance d’un stent disponible dans le commerce pour différentes compositions de fibrine dans un thrombus occlusif, obtenant des résultats comparables à ceux des données d’intervention MR CLEAN, parallèlement aux hypothèses cliniques.» La population virtuelle et les tests in silico d’INSIST ont été validés à l’aide du set de données HERMES qui contient les résultats de six essais cliniques randomisés avec 1 500 patients du monde entier, portant sur les avantages de la thrombectomie et de la thrombolyse endovasculaires.
Une approche florissante
Soutenus par des organismes de réglementation tels que l’Agence européenne des médicaments, la modélisation informatique et l’expérimentation in silico jouent un rôle de plus en plus important dans la recherche et le développement de produits biomédicaux. «Grâce à notre technologie, les nouveaux traitements pourraient être évalués dans plusieurs scénarios cliniques, ce qui permettrait d’accélérer le temps de développement tout en réduisant les coûts», explique Charles Majoie. «De plus, l’extrapolation de ces résultats à l’échelle de la population nous permet de mieux comprendre l’AVC.» Outre la présentation de ces techniques aux utilisateurs potentiels, tels que les cliniciens chargés des essais, l’équipe a l’intention d’incorporer à ses simulations des techniques de thrombectomie plus récentes, telles que l’aspiration.
Mots‑clés
INSIST, AVC, thrombectomie, thrombolyse, sang, cerveau, essais cliniques, patients virtuels, caillot, tissu
