Les jumeaux numériques du cerveau révolutionnent le traitement des maladies neurodégénératives
Il est attendu que la prévalence des troubles neurodégénératifs tels que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson augmentent, de même que les coûts de santé associés. Les difficultés à établir un diagnostic précoce, tout comme la variabilité de ces pathologies, constituent des défis majeurs qui limitent l’efficacité des traitements. C’est pourquoi il importe de mettre en place des diagnostics et des interventions individualisés.
Un environnement de recherche virtuel pour les troubles neurodégénératifs
Le projet VirtualBrainCloud, financé par l’UE, entend concevoir une solution de médecine personnalisée s’appuyant sur un environnement en nuage qui offre un accès à des données cliniques multidisciplinaires et à une simulation cérébrale facilitant la prise de décision. Elle intégrera de multiples plateformes et outils conçus dans le cadre de différentes initiatives, comme Human Brain Project et IMI-AETIONOMY. «L’idée était de fournir des outils permettant d’intégrer les données de santé de patients individuels dans des jumeaux numériques et d’effectuer des simulations de ces jumeaux dans un environnement protégé», explique Petra Ritter, coordinatrice du projet et professeure de neurosciences à l’hôpital universitaire de la Charité de Berlin. VirtualBrainCloud est intégré au nuage européen pour la science ouverte, une initiative paneuropéenne conçue pour héberger et traiter les données de recherche afin de soutenir la science dans l’UE. Le nuage européen pour la science ouverte fournit à la communauté scientifique l’environnement, les outils et les services nécessaires pour publier et analyser des données à des fins de recherche.
Simulation du cerveau entier et diagnostics personnalisés
VirtualBrainCloud entend révolutionner le domaine de la neurodégénérescence en exploitant la puissance des mégadonnées et du calcul à haute performance. Ainsi, des chercheurs et des cliniciens ont analysé des données multi-omiques et de neuro-imagerie afin d’évaluer leur performance prédictive et leur faisabilité clinique. Parallèlement à des critères rigoureux de classification des patients en fonction des biomarqueurs, ces derniers ont été intégrés dans des modèles de progression de la maladie et de réseaux cérébraux. «En appliquant des algorithmes de classification par apprentissage automatique aux données issues de la simulation Digital Twin, il est possible d’identifier de nouveaux mécanismes pathologiques ou de prédire l’évolution de la maladie», souligne Petra Ritter. L’un des principaux objectifs était de simuler des avatars cérébraux intégrant la structure et les réseaux de patients individuels, afin d’obtenir des informations fondamentales sur la manière dont le cerveau se comporte et génère des fonctions. Les simulations de VirtualBrainCloud ont amélioré la valeur diagnostique des caractéristiques cliniques empiriques, ce qui a permis d’optimiser la classification des patients à différents stades de la neurodégénérescence. Petra Ritter explique que: «La plateforme VirtualBrainCloud fournit également un système de recommandation pour réduire le risque de démence.» En outre, la plateforme VirtualBrainCloud a été utilisée pour simuler virtuellement la stimulation cérébrale profonde (SCP), une technique de neuromodulation employée pour le traitement de nombreux troubles neurologiques, dont la maladie de Parkinson. La plateforme a permis une simulation multi-échelle des résultats de la SCP, suggérant qu’après sa validation, elle pourrait servir de modèle préalable à cette opération chirurgicale invasive.
Conformité avec les règlements de l’UE en matière de protection des données
Le consortium a impliqué des patients, la société et des décideurs politiques dans la conception de la plateforme VirtualBrainCloud. Il a veillé à ce que les données de santé sensibles, y compris les résultats de la neuro-imagerie et de la modélisation cérébrale, se conforment aux lignes directrices du règlement général sur la protection des données (RGPD) de l’UE. Globalement, le projet a permis de remédier au manque actuel d’infrastructures de données de recherche numériques offrant la flexibilité nécessaire aux équipes scientifiques pour travailler en collaboration sur des données sensibles de manière privée, dans des environnements informatiques isolés et en créant leurs propres flux de traitement. La mise en œuvre réussie de la plateforme de simulation cérébrale s’appuyant sur l’informatique en nuage devrait permettre d’établir des diagnostics et des traitements personnalisés pour les troubles neurodégénératifs. Dans le même temps, sa valeur prédictive favorisera la prévention et améliorera la qualité des soins, contribuant ainsi à la mise en place d’un système de santé européen plus durable.
Mots‑clés
VirtualBrainCloud, neurodégénérescence, maladie neurodégénérative, plateforme de simulation, classification, réseau, stimulation cérébrale profonde, jumeau numérique
