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Table des matières
Principaux points à retenir
- Les chercheurs en médecine et en technologies de l’information développent des « jumeaux numériques », ou des répliques logicielles des patients.
- Votre jumeau numérique pourrait aider votre médecin à prédire comment une maladie infectieuse vous affecterait et à guider les décisions concernant le meilleur traitement ou la meilleure prévention.
- Certaines formes limitées de jumeaux numériques sont déjà en service, comme les pompes à insuline qui surveillent la glycémie en temps réel.
Imaginez qu’il existe une réplique logicielle conçue pour être identique à vous et que votre médecin pourrait utiliser pour prédire comment vous réagiriez si vous attrapiez une maladie infectieuse ou pour déterminer si vous bénéficieriez d’un traitement ou d’une intervention chirurgicale spécifique.
Si vous aviez ce type de « jumeau », les problèmes de santé pourraient être prédits et votre homologue numérique pourrait être utilisé pour expérimenter afin de trouver la meilleure façon de traiter, voire de prévenir, les maladies.
Les chercheurs souhaitent développer des jumeaux numériques qui pourraient intégrer la physiologie et l’immunologie humaines connues aux données cliniques d’un patient individuel en temps réel, puis produire des prédictions sur ce qui se passerait lors d’une infection virale, comme la COVID-19 .
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un « jumeau numérique » est un logiciel qui commence par des informations de base sur un patient, telles que le sexe, l’âge, l’origine ethnique, la taille, le poids corporel, la tension artérielle, le tabagisme, les médicaments sur ordonnance, les conditions préexistantes, les antécédents familiaux et le travail.
Pour intégrer les informations de santé, Sluka explique que « les données peuvent ensuite être complétées par des tests cliniques de base comme le cholestérol sérique, la glycémie ou toute autre donnée que le médecin a déjà collectée pour le patient. Jusqu’à ce point, les données collectées sont les mêmes que celles déjà collectées par le clinicien. »
Comment les jumeaux numériques pourraient être utilisés
James A. Glazier, PhD , professeur d’ingénierie des systèmes intelligents à l’école d’informatique et d’ingénierie Luddy de l’université d’Indiana et directeur de l’Institut de biocomplexité de l’école, explique à Health Life Guide qu’en tant que concept, les jumeaux numériques existent « depuis 30 ou 40 ans maintenant, principalement dans les domaines de l’ingénierie ».
Par exemple, les réacteurs des avions de ligne sont équipés d’une réplique informatique qui prédit en permanence ce que le véritable moteur devrait faire et compare cette prédiction au comportement du moteur réel. Selon Glazier, « en recherchant les écarts par rapport au comportement attendu, ils peuvent prédire les pannes ».
Faire des prédictions, déterminer le traitement
Si un patient humain avait un jumeau numérique, cela pourrait aider les médecins à prédire quelle serait la réaction immunitaire de la personne face à des infections virales ou à d’autres problèmes médicaux. Armés de ces informations, les médecins pourraient alors effectuer des expériences contrôlables sur le jumeau. En fonction des résultats, qui montreraient les issues possibles, les médecins seraient mieux placés pour choisir le meilleur traitement.
La médecine comme système en boucle ouverte
Selon Glazier, la médecine est actuellement un système réactif ou en boucle ouverte. « Vous allez voir le médecin quand vous tombez malade, il vous donne un traitement et vous attendez de voir ce qui se passe », explique-t-il.
Si le premier traitement ne fonctionne pas, votre médecin essaie autre chose et attend un résultat.
« Si nous pouvons créer ce type d’outils logiciels de prévision prédictive, nous serons alors en mesure de commencer à concevoir des interventions médicales en boucle fermée, préventives et véritablement personnalisées », explique Glazier.
À quel point sommes-nous proches d’avoir des jumeaux numériques ?
Glazier affirme que personne n’est encore près de créer un jumeau numérique complet d’un être humain, principalement parce que, par rapport à un moteur à réaction, la manière dont le corps humain fonctionne et réagit est beaucoup plus complexe et incertaine.
« L’un des plus gros obstacles que nous rencontrons actuellement, et que la COVID a révélé, est que nous ne comprenons pas vraiment le système immunitaire humain », explique Glazier. « Bien que nous ne puissions pas encore le faire pour l’ensemble du corps, il y a de plus en plus d’endroits où nous pouvons le faire. »
Les jumeaux numériques sont déjà utilisés au moins à une échelle limitée, par exemple pour surveiller le comportement d’un organe ou d’un système organique et réagir ensuite à une situation.
James P. Sluka, PhD , scientifique principal au Biocomplexity Institute, explique à Health Life Guide qu’il existe déjà quelques jumeaux numériques utilisés pour des maladies spécifiques.
Par exemple, Sluka affirme que les systèmes de surveillance de l’insuline sanguine comme le FreeStyle Libre — des pompes à insuline qui vérifient les niveaux de glucose dans le sang et injectent de l’insuline selon les besoins — sont déjà utiles à certains patients diabétiques .
Glazier explique qu’un autre exemple d’une forme limitée de jumeau numérique est un stimulateur cardiaque implanté qui surveille la fréquence cardiaque et corrige une arythmie détectée.
Les jumeaux numériques à l’heure du COVID
Glazier et Sluka sont coauteurs, avec Reinhard Laubenbacher de l’Université de Floride, d’un article de réflexion dans Science sur l’utilisation de jumeaux numériques dans les infections virales comme le COVID-19
La pandémie a obligé les chercheurs à recalibrer rapidement les modèles informatiques utilisés par les épidémiologistes pour aider les responsables de la santé publique à faire des prévisions et à créer des plans pour faire face à une épidémie virale.
Cependant, nous ne disposons toujours pas de modèles pour nous aider à prédire ou à expliquer pourquoi différentes personnes réagissent différemment à l’infection (par exemple, pourquoi un jeune en bonne santé meurt de la COVID alors qu’un adulte plus âgé atteint d’une maladie sous-jacente survit).
Sluka affirme qu’un jumeau numérique pourrait également intégrer les données pharmacogénomiques d’une personne, c’est-à-dire des informations provenant de l’ADN d’une personne sur la façon dont elle réagit bien ou mal à certains médicaments.
À l’avenir, Sluka affirme que « le profilage génétique complet, que ce soit pour prédire le traitement médicamenteux optimal ou comme un ensemble plus général de données spécifiques au patient, sera un outil puissant, mais à court terme, cela n’est pas nécessaire pour construire un jumeau numérique utilisable. »
Mettre l’accent sur la prévention
Une fois développés, les jumeaux numériques, selon Sluka, « commenceraient probablement par être simples, puis deviendraient de plus en plus complexes au fil du temps ».
À long terme, selon Sluka, un jumeau numérique permettrait d’adapter les efforts de médecine préventive à chaque individu. « Par exemple, à quel âge et à quelle fréquence une femme donnée doit-elle subir un frottis ou un dépistage du cancer du sein ? À quelle fréquence un patient donné doit-il subir une coloscopie ou une radiographie du thorax ? » demande-t-il.
« Les médecins prennent déjà des décisions en fonction des caractéristiques de chaque patient », explique Sluka. « Mais ce qui manque, c’est la capacité de prendre ces décisions de manière rationnelle et de les mettre à jour en permanence en fonction des données les plus récentes. »
Ce que cela signifie pour vous
Un jour, un « jumeau numérique » de vous-même pourrait aider vos médecins à diagnostiquer des maladies et à trouver le meilleur traitement. Même si nous n’en sommes pas encore là, la technologie pourrait un jour contribuer à rendre la médecine plus personnalisée et davantage axée sur la prévention.