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Modéliser chaque cellule d’un cœur arythmique

En réunissant des informaticiens, des mathématiciens et des ingénieurs biomédicaux, le projet MICROCARD espère améliorer l’aide aux patients souffrant de troubles du rythme cardiaque. Leur nouveau logiciel devrait permettre de résoudre de nombreux problèmes inhérents aux modèles numériques actuels.

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«Avec MICROCARD, nous pourrons simuler des échantillons de tissus de taille appréciable — et même, espérons-le, des cœurs entiers — avec des géométries cellulaires réalistes.»

Mark Potse, coordinateur du projet MICROCARD

Dans l’industrie et la science, les superordinateurs classiques peinent à résoudre de nombreuses tâches informatiques essentielles. Parmi ces problèmes complexes, citons l’optimisation des flux de circulation et les problèmes numériques fondamentaux en chimie et en physique pour le développement de nouveaux médicaments et matériaux. Pratiquement tout le monde a déjà éprouvé la sensation d’un cœur qui s’emballe, ou d’un flottement dans la poitrine. Pour la plupart, cette sensation est temporaire et inoffensive, mais pour d’autres, elle témoigne d’un dysfonctionnement des impulsions électriques régulant le rythme cardiaque, une condition potentiellement mortelle appelée arythmie cardiaque. Pour mieux comprendre et traiter cette affection, les cardiologues ont eu recours à des modèles numériques d’électrophysiologie qui divisent le cœur en éléments, chacun couvrant quelques centaines de cellules. Mais cette approche a montré ses limites. «Ces modèles supposent essentiellement que toutes les cellules de chaque groupe font plus ou moins la même chose. Il s’agit d’une hypothèse raisonnable dans le cas d’un cœur sain, où le couplage électrique entre ces cellules est puissant, mais elle ne convient pas aux cœurs structurellement endommagés», explique Mark Potse, professeur de recherche en modélisation cardiaque à l’IHU Liryc en France et coordinateur du projet MICROCARD. Dans le cas de cœurs malades présentant des cicatrices d’infarctus ou diverses cardiomyopathies, l’activation électrique peut finir par tourner en rond, menant le cœur à une arythmie potentiellement fatale. Comme le comportement individuel de chaque cellule est crucial au cours de ces événements, Mark Potse et son équipe travaillant dans le cadre du projet MICROCARD ont voulu représenter chacune d’entre elles dans des simulations alimentées par le CHP. «Il a déjà existé des modèles de cellules individuelles, mais ils étaient très simplifiés. Avec MICROCARD, nous pourrons simuler des échantillons de tissus de taille appréciable — et même, espérons-le, des cœurs entiers — avec des géométries cellulaires réalistes. Cela exige bien entendu des ordinateurs beaucoup plus puissants ainsi que l’expertise nécessaire pour utiliser correctement ces machines», explique Mark Potse. Jusqu’à présent, le projet a créé divers éléments constitutifs de la nouvelle plateforme. Les modèles numériques étant utilisés chaque jour par des dizaines de groupes de recherche dans le monde, MICROCARD sera probablement adopté par plusieurs groupes afin d’étudier le comportement des tissus endommagés et des structures cardiaques complexes telles que les connexions entre les fibres cardiaques de Purkinje et le tissu musculaire.

Mots‑clés

MICROCARD, CHP, calcul à haute performance, superordinateur, technologies, souveraineté numérique, informatique quantique, innovation, informatique verte, efficace sur le plan énergétique, compétences, PME