Nanotech & Big Data : l’avenir du traitement médical
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Poussée par l’informatisation, la révolution du monde de la santé est en marche. Elle repose sur une « médecine personnalisée », plus efficace et plus économique. Les découvertes technologiques ouvrent aussi de nouvelles perspectives quant à l’émergence de traitements individualisés : séquençage du génome, avancées dans l’imagerie, nanotechnologies… Ces innovations fondent la médecine de demain.

Article publié dans Silex ID #03 (Hiver 2014)

Tout commence avec l’informatique. Souvenez- vous, le temps n’est pas si loin où nos praticiens rédigeaient d’illisibles ordonnances, hiéroglyphes d’initiés que seuls les pharmaciens par- venaient à déchiffrer… L’informatisation est venue mettre un peu de transparence dans tout ça, et pas seulement dans les cabinets de médecine urbaine. Désormais, c’est à l’hôpital que la révolution des données est en train de se jouer, notamment à travers la gestion du DPI ou « Dossier Patient Informatisé ». Promouvant une approche transversale du DPI, la société AGFA Healthcare développe un logiciel permettant d’intégrer des données en provenance de systèmes informatiques différents – imagerie, laboratoire ou prescriptions médicales :

Doté de paramètres modulables, ce logiciel personnalisable reflète la spécificité de chaque établissement de santé et intègre massivement les « données patient ». En analysant ces big data, il est possible d’optimiser le rapport entre les ressources d’un établissement et sa charge de travail, de dégager des saisonnalités ou encore de répondre à l’obligation de résultat par un pilotage adéquat. Mais l’heure est aussi à l’ouverture de l’hôpital vers la ville. Le programme TSN (Territoire de santé numérique), mis en œuvre aujourd’hui dans cinq régions de France, s’inscrit dans cette logique. Soutenu à hauteur de 80 millions d’euros, ce programme travaille sur l’interopérabilité et la mise en inter- connexion des «données patient», dans la perspective d’un suivi personnalisé et plus efficace.

Individualiser le traitement

La question de l’«observance» des traitements est en effet l’une des pierres de touche de l’innovation en matière de médecine personnalisée. Outre un carnet de santé en ligne (Mémovax) et un logiciel de rappel interactif des rendez-vous (Mémomedica), la start-up Calmedica a développé une solution appelée Mémoquest, destinée à faciliter la mise en œuvre de la chirurgie ambulatoire. Ce type de chirurgie, fondé sur une intervention sans nuitée à l’hôpital, implique une grande précision dans les recommandations préalables, ainsi qu’un suivi des patients à distance, une fois rentrés chez eux. Via Mémoquest, le patient reçoit donc des SMS adéquats avant et après son opération.

L’augmentation des maladies chroniques, liée à la fois au vieillissement de la population et à la réduction des maladies mortelles, a poussé de la même façon une autre start-up, Observia, à créer un système de rappels envoyés par des professionnels de la santé à leurs patients. Vendu notamment aux sociétés d’assurance et aux mutuelles, ce type de logiciel a des implications non négligeables sur le coût de la santé. Il pourrait par exemple conduire au déremboursement de certains médicaments dans le cas de non-observance d’un traitement coûteux, ce qui se fait déjà aux États-Unis pour des médicaments contre l’insuffisance cardiaque. L’idée n’est cependant pas de sanctionner les patients mais plutôt de les aider à se responsabiliser.

On touche ici au concept de patient empowerment, qui relève à la fois de la médecine préventive et du suivi médical personnalisé. Dans cette perspective, d’ordre à la fois médical et social, le maintien des personnes à domicile constitue une des priorités du projet TSN. Des initiatives sont ainsi développées pour favoriser la collecte de données par des acteurs de proximité (agent de la Poste ou d’EDF par exemple), et une attention particulière est portée au travail d’éducation thérapeutique, afin de prévenir l’apparition de facteurs de comorbidité. D’autres sociétés, telles que Domicalis, délivrent des outils structurants pour la prise en charge d’un patient à domicile.

L’informatisation des données et leur interopérabilité conduisent donc non seulement à la personnalisation du suivi médical mais aussi à un travail de prévention sanitaire inspirant bien des innovations dans le domaine du numérique. La plateforme Umanlife propose par exemple un quiz ludique construit autour des fondamentaux de la santé et du bien-être: sommeil, grossesse, nutrition, activité physique, addictions (alcool/drogue/tabac/sexe), etc. Le fondateur du site, Alexandre Plé, ancien directeur adjoint d’établissement de santé, explique comment des algorithmes validés par un comité d’éthique amènent à profiler les utilisateurs. Ces derniers se voient alors proposer des conseils de santé, qui demeurent bien entendu d’ordre préventif. Umanlife fonctionne aussi comme un agrégateur d’objets connectés (tracker de course, balance wifi, etc.), ce qui permet de valoriser les données produites par ces objets. La plateforme Macadam Tonic fonctionne sur le même principe, tout en se spécialisant sur la question de l’activité physique. Kinéostéopathe de formation, le créateur de ce site, Nicolas Bertrand, souligne l’aspect ludique des « points santé » associés à telle ou telle activité. Ces derniers permettent en effet de comparer des activités a priori incomparables (faire le ménage, courir…). Au final, une somme de cent points équivaut à une demi-heure de marche rapide par jour.

Le règne des data médicales

Hôpital connecté, suivi personnalisé, conseils individualisés : une nouvelle médecine est en train de se mettre en place, aiguillonnée par le développement des big data. Dans  »La mort de la mort », Laurent Alexandre explique que « l’explosion des capacités informatiques, en permettant le traitement d’une quantité gigantesque de données, ouvre la voie de la biologie intégrative, qui étudie l’organisme comme un système. » Ainsi, la recherche « devient inséparable de l’informatique et de la statistique », permettant une avancée titanesque notamment au niveau du séquençage du génome humain, dont le coût diminue continuellement. Cette technologie rend possible l’émergence d’une médecine personnalisée extrêmement pointue. Désormais, on va pouvoir choisir le traitement le plus adapté au patient, en fonction de ses spécificités génétiques et biologiques, mais aussi en fonction des caractéristiques moléculaires de sa maladie.

La recherche est déjà très active sur ce terrain, notamment dans la lutte contre le cancer. L’institut pour la recherche sur le cancer de Lille (IRLC) dispose d’une plate- forme génomique permettant de dresser la « carte d’identité » génétique d’un certain nombre de tumeurs et d’identifier celles qui résistent aux traitements. La France participe aussi au programme ICGC (International Cancer Genome Consortium), qui vise à séquencer le génome des tumeurs de milliers de patients, afin de comprendre le rôle des altérations génétiques dans leur développement. En identifiant le gain ou la perte de différents chromosomes, les chercheurs peuvent aujourd’hui prédire l’évolution de certaines maladies.

Au-delà de la capacité à connaître la « signature moléculaire » des tumeurs, la recherche ouvre surtout la voie à des thérapies ciblées qui vont révolutionner le traitement du cancer. Ces thérapies, fondées sur l’analyse préalable des « biomarqueurs », ciblent spécifiquement une protéine ou un mécanisme en cause dans la tumeur. Ces « biomarqueurs » sont les paramètres moléculaires, biochimiques ou cellulaires qui servent d’indicateurs pour dépister précocement une maladie, établir un pronostic, ou encore prédire la réponse positive à tel ou tel traitement. Tandis que les chimiothérapies classiques s’attaquent aux cellules en division, cancéreuses ou non, des thérapies ciblées sont désormais élaborées à partir de ces biomarqueurs. On compte aujourd’hui dix-sept thérapies de ce genre en France, qui traitent certains cancers (sein, estomac, côlon, poumon) ou différents types de leucémies. Cette nouvelle médecine personnalisée implique le développement simultané du médicament et d’un test diagnostique, dit « compagnon », qui permet de contrôler l’efficacité du traitement. C’est ainsi que les domaines de la thérapie et du diagnostic deviennent de plus en plus indissociables (de la même façon que la prévention et le suivi), au point qu’on parle aujourd’hui de « théranostic ».

Du micro au nano

La précision des diagnostics et du suivi ne serait rien sans les progrès constants de l’imagerie médicale. Si la médecine spécialisée travaille au niveau du génome, des images de plus en plus précises permettent de valider cette plongée dans l’infiniment petit. Initialement anatomique, l’imagerie est devenue fonctionnelle, c’est-à-dire qu’elle rend compte du métabolisme des organes et des tissus, notamment grâce à des traceurs spécifiques comme dans le cas de la TEP (Tomographie par Émission de Positons). Du millimètre au nanomètre, la médecine en quête d’images ne se lasse pas d’innover. Le médecin strasbourgeois Laurent Schmoll et son équipe ont ainsi mis au point un outil qui devrait révolutionner à la fois les pratiques du grand public et celle des médecins. L’endoscope, appelé « I-NSIDE », est un petit objectif universel qui se fixe sur un smartphone et produit des clichés des tympans, du nez ou de la bouche. Ces photos, assorties des symptômes ressentis par le patient, peuvent être envoyées directement à son médecin traitant, qui lui fera un diagnostic à distance. La version « pro » de cet outil prévoit d’utiliser toutes les potentialités du smartphone, transformé en microscope ou en caméra. Les chirurgiens pourront visualiser sans connectique et enregistrer la vidéo de leurs interventions pour l’inclure dans le dossier médical du patient, voire solliciter l’avis d’un confrère en temps réel, en passant par FaceTime. Une technologie de rupture, qui représente aussi un immense espoir pour la chirurgie endoscopique dans des zones du monde sous-médicalisées.

D’autres chercheurs, comme les docteurs en physique Louis-Philippe Braitbart et Gabriel Sirat, travaillent à améliorer la qualité des microscopes de façon décisive. Venus du monde de l’optique et des semi-conducteurs, ils ont créé la start-up Bioaxial, qui développe des microscopes capables de produire des images « super résolues ». Soulignant la facilité d’utilisation de ses équipements, qui s’adaptent par exemple aux protocoles de marquage déjà en cours, le Dr Braitbart affirme non sans humour vouloir « transformer une 2 CV en Ferrari ».

CODIM100-
CODIM100, le microscope haute résolution développé par Bioaxial

Ce microscope hyper puissant est piloté par un ordinateur haut de gamme, dont on peut assurer la maintenance à des milliers de kilomètres de distance par le biais du réseau Internet. Dans un autre domaine, le matériel miniaturisé par la société Elvesys est lui-même comparé par son créateur, Guilhem Velve Casquillas, à un microprocesseur de PC. Il s’agit d’une puce miniature capable de « scanner » l’organisme humain en moins de dix minutes, à partir d’une seule goutte de sang ou de salive. Cette technologie microfluidique, qui s’adapte à tous les laboratoires sur puce et permet de repérer rapidement des bactéries ou même des cellules tumorales circulantes, s’avère un outil de prévention extrêmement puissant, notamment dans le cas d’attaques bactériologiques. L’armée française est d’ailleurs un des clients d’Elvesys, qui n’a pas eu besoin de fonds d’investissement pour se développer, tant ses technologies sont rentables.

Les nanoparticules contre le cancer

Mais les chercheurs ne s’arrêtent plus à l’échelle du micro-mètre… Ce sont désormais les nanoparticules (de la taille d’un milliardième de mètre) qui sont au cœur des innovations technologiques, que ce soit à des fins thérapeutiques ou dans le secteur de l’imagerie. Comme l’explique le Dr Didier Letourneur, chercheur au CNRS et à l’Inserm, ces particules minuscules peuvent s’infiltrer aisément dans les tissus, ce qui en fait les vecteurs idéaux des médicaments qui leur sont accolés. Ce principe a été exploité par la société Nanobiotix, développée avec succès par Laurent Levy. Nanobiotix a en effet mis au point le NBTXR3, solution qui contient des nanoparticules permettant de décupler l’efficacité des rayons X dans le cadre d’une radiothérapie. Injectées dans la tumeur, ces nanoparticules ont aussi l’avantage de jouer le rôle de « paratonnerre », c’est-à-dire d’attirer à elles les rayons émis. Le résultat est double : non seulement le traitement de la tumeur est plus efficace mais les tissus sains sont plus épargnés qu’auparavant. Ce produit a déjà fait ses preuves pour le sarcome des tissus mous et des cancers de la tête et du cou.

Mur d’images immersif et interactif : manipulation gestuelle pour l’imagerie médicale. Ce mur d’images est l’une des composantes de la salle Gouraud-Phong, salle immersive à dimensions variables de l’INRIA Sophia Antipolis – Méditerranée. L’utilisateur peut manipuler, sans souris, chaque image indépendamment.
Mur d’images immersif et interactif : manipulation gestuelle pour l’imagerie médicale. Ce mur d’images est l’une des composantes de la salle Gouraud-Phong, salle immersive à dimensions variables de l’INRIA Sophia Antipolis – Méditerranée. L’utilisateur peut manipuler, sans souris, chaque image indépendamment.

Mettre la nanomédecine au service de la recherche contre le cancer, c’est aussi l’ambition de la start-up Nanobactérie, incubée à l’hôpital Cochin. Édouard Alphandéry, son fondateur, a eu l’idée d’extraire les petits « aimants » compris dans une bactérie magnétotactique et de les injecter dans des tumeurs cancéreuses. Chauffées par un champ magnétique alternatif, ces particules forment un principe actif qui favorise notablement la réduction de ces tumeurs. La société Nanobactérie est un nouvel exemple des apports de la physique à la biologie et des formidables avancées que représente l’exploitation des nanoparticules. Didier Letourneur a de son côté analysé les propriétés «adhésives» des nanoparticules pour mettre au point une solution permettant de fermer les berges d’une blessure sans fil ni bandes Séristrip. Au-delà des tissus déchirés, ce sont les prothèses, les badges ou les pansements qui peuvent prendre place dans l’organisme grâce à ces nanoparticules présentant des millions de points d’interaction.

Placée désormais sous l’empire des données, soutenue par la recherche sur l’infiniment petit, la médecine à venir va bouleverser les domaines conjoints du diagnostic, du traitement et du suivi thérapeutique. Changement des pratiques, autonomisation des patients, la société d’aujourd’hui se prépare à soigner la population de demain.

 

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