L’actualité numérique des industries de santé

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    Comment Dassault Systèmes progresse dans la modélisation informatique du cœur

    PARIS (TICpharma) - Le projet "Living Heart" initié par Dassault Systèmes a franchi un nouveau palier fin 2017 avec la mise à disposition sur le cloud d'un outil "reproduisant le modèle électrique, mécanique, fluidique, et maintenant électrophysiologique" d'un cœur sain, afin d'accélérer la recherche médicale dite "in silico", a expliqué à TICpharma Jean Colombel, vice-président industries des sciences de la vie de Dassault Systèmes.

    L'objectif du projet "Living Heart" lancé en 2014 est de créer et d'utiliser des cœurs simulés en 3D dans le traitement, les diagnostics et la prévention des maladies cardiaques.

    Il réunit des chercheurs, des médecins, des représentants de la FDA (Food and Drug Administration), et des industriels de santé comme Medtronic, Pfizer, Bayer ou St Jude Medical (groupe Abbott) afin de "les faire travailler dans un même écosystème sur une maquette numérique partagée, et autour de ce qu'ils ont en commun, à savoir le cœur", a indiqué Jean Colombel.

    La première étape du projet a été d'arriver à un modèle de cœur réaliste, qui reprenne les principes de fonctionnement du cœur humain dans ses dimensions physiques et biologiques.

    C'est chose faite depuis que plusieurs études menées par des chercheurs de l'université de Stanford (Californie) ont démontré la fiabilité du recours à la modélisation informatique du cœur dans le cadre du projet "Living Heart".

    La dernière en date, publiée en septembre 2017, a montré la capacité d'un modèle tridimensionnel multi-échelle du cœur à prédire correctement le risque d'arythmie associé à certains médicaments comme la quinidine.

    Dans l'expérience conduite à l'université de Stanford, la prise de quinidine a été simulée par le blocage de différents courants ioniques dans le modèle cellulaire, en répliquant ce qui a été observé dans les expériences cellulaires. Elle s'est effectivement traduite, dans le modèle 3D du cœur, par le déclenchement d'arythmies.

    Schéma extrait de l'étude de l'université de Stanford

    "Ce modèle est maintenant capable de combler l'écart entre l'effet des médicaments au niveau cellulaire et la propagation électrique chaotique au niveau de l'organe", soulignent les auteurs de l'étude.

    "Nous pensons que notre modèle aidera les chercheurs, les autorités réglementaires et les laboratoires pharmaceutiques à rationaliser le développement de médicaments sûrs et à réduire le délai de mise sur le marché de nouveaux médicaments", ont-ils poursuivi.

    Démocratisation de la simulation

    Les applications et usages du modèle informatique du cœur sont multiples. Ils se sont d'abord développés dans le monde du dispositif médical, afin de "tester les dispositifs dans un environnement digital". Ils sont actuellement "en train de s'étendre dans le secteur biologique", a souligné Jean Colombel.

    "La mise à disposition du modèle sur le cloud ouvre de nouvelles frontières: cela devient un service, qui rend l'usage plus facile, et qui cache la complexité de la technologie pour les industriels", a-t-il ajouté.

    Concrètement, les laboratoires pharmaceutiques et fabricants de dispositifs médicaux peuvent avoir accès aux outils de modélisation du coeur sur la plateforme 3DExperience de Dassault Systèmes.

    Ils peuvent y faire appel à la simulation numérique par le calcul haute performance (HPC) afin de conduire des travaux de recherche qui nécessitent des puissances de calcul importantes pour modéliser ce qui se passe à la plus petite échelle du cœur humain.

    "Les premières simulations dans le cas de la pharma ont eu lieu dans les années 1980 et étaient d'abord réservées à quelques experts. Aujourd'hui, grâce au cloud à et nos puissances de calcul, elles sont devenues accessibles au plus grand nombre de chimistes, biologistes et pharmacologues", a analysé Jean Colombel.

    Le vice-président industries des sciences de la vie de Dassault Systèmes a aussi mis en avant l'intérêt de la plateforme 3DExperience pour "lutter contre la mécanique du travail en silo". "C'est un outil dans lequel les différents acteurs de la recherche, les industriels, les médecins et les régulateurs, vont pouvoir se retrouver, partager des hypothèses, capitaliser leurs savoirs et leurs résultats", a-t-il développé.

    La plateforme est par exemple utilisée par l'Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) pour la gestion unifiée des laboratoires, et par le laboratoire Ipsen.

    Faire évoluer la recherche in silico

    Les deux "marques" du groupe Dassault Systèmes dont les outils sont principalement mis à disposition pour le projet Living heart sur la plateforme 3DExperience sont BioVia et Simulia.

    Simulia est spécialisé dans la simulation numérique par éléments finis et permet d'évaluer les performances, la fiabilité et la sécurité de matériaux et produits. Il a par exemple permis de créer un simulateur de prothèse de genou et fait partie des leaders mondiaux dans l'aide au développement de stents.

    Les solutions BioVia sont quant à elles issues du rachat en 2014 de l'éditeur californien Accelrys, spécialisé sur la modélisation biologique, chimique, la recherche et la découverte collaborative de molécules, et la gestion de centres de recherche et développement (R&D). Ce sont elles qui permettent de modéliser ce qui touche aux processus biologiques et chimiques à différentes échelles, de l'atome à l'organe entier.

    "Les sciences de la vie sont un axe stratégique de Dassault Systèmes", a affirmé Jean Colombel auprès de TICpharma, estimant que le secteur "est au début d'une nouvelle ère".

    A travers le projet Living Heart, l'entreprise française a engagé une "relation forte" avec la FDA afin de de démontrer à l'agence "l'intérêt de la recherche in silico, et son caractère complémentaire au in vivo et au in vitro", a-t-il poursuivi.

    Illustration Living heart

    La recherche in silico, en référence au silicium présent dans les composants électronique d'un ordinateur, fait l'objet de plusieurs initiatives au niveau mondial pour démontrer son intérêt dans le domaine médical, rappelle-t-on (voir dépêche du 2 décembre 2016).

    "Des réflexions sont en cours dans les agences réglementaires pour valider des modèles numériques à utiliser pour accélérer la mise sur le marché de technologies innovantes, tout en gardant un niveau de sécurité maximum pour le patient", a indiqué Jean Colombel.

    Vers une "librairie virtuelle de pathologies"

    Le recours à l'informatique pour imiter le corps humain et ses organes et étudier l'effet de certains produits de santé se heurte toutefois à des limites.

    La première d'entre elles avancée par Jean Colombel est "la connaissance partielle du fonctionnement du corps humain". "On est dans un environnement dont on ne connaît pas l'ensemble des limites, et toutes les règles de fonctionnement", a-t-il relevé.

    "Une chose est d'avoir des modèles, de comprendre des mécanismes, une autre est de pouvoir les personnaliser", a-t-il ajouté, soulignant que la "dimension personnelle de la santé" est "le grand enjeu qui est devant nous".

    Si le modèle informatique présenté par le projet "Living Heart" est celui d'un cœur sain, des réflexions sont en cours pour le décliner sur des modèles de cœur reflétant différentes pathologies, et créer ainsi "une librairie virtuelle de pathologies", a expliqué Jean Colombel.

    D'autres travaux de recherche menés en parallèle évaluent la capacité, à partir de données d'imagerie médicale, de personnaliser les modèles et de créer une sorte de jumeau numérique du cœur d'un patient particulier.

    Dassault Systèmes a enregistré en 2016 une croissance de 7% de son chiffre d'affaires en dépassant les 3 milliards d'euros.

    Les revenus générés par le secteur des sciences de la vie sont inclus dans la présentation des résultats de l'entreprise à d'autres "nouveaux secteurs", comme les produits de grande consommation ou l'architecture, qui représentent au total 31% du chiffre d'affaires de Dassault Systèmes. La société est historiquement plus présente dans les domaines des transports, des équipements industriels et de l'aéronautique.

    Le site du projet "Living Heart"

    Raphael Moreaux
    raphael.moreaux@apmnews.com

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