Maëva Gardet-Pizzo
Cerveau virtuel
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Si le terme de "cerveau virtuel" peut surprendre, on est pourtant bien loin d'un scénario de science-fiction. Il ne s'agit en effet pas d'une copie du cerveau humain, mais bien d'une modélisation de celui-ci, développée par plusieurs acteurs, à savoir l'AP-HM, Aix-Marseille Université, l'Inserm, ainsi que les Hospices civils de Lyon. Or, "tout modèle est une simplification", explique Fabrice Bartolomei, porteur du projet EPINOV consistant en l'évaluation de l'intérêt du cerveau virtuel dans la chirurgie de l'épilepsie. "C'est une plateforme computationnelle qui imite le fonctionnement du cerveau, non pas le fonctionnement cognitif, mais l'organisation dynamique de l'activité du cerveau, la connectivité, l'échange de signaux électriques", complète Viktor Jirsa, directeur de l'Institut de Neurosciences des systèmes (INS) et chef du projet The Virtual Brain.
Car l'épilepsie est une maladie des rythmes électriques du cerveau, une maladie encore méconnue et dont les traitements actuels présentent bon nombre de limites. Le cerveau virtuel pourrait considérablement pallier ces difficultés.
Jusqu'alors, la maladie se soigne de deux manières. La première est médicamenteuse, mais certaines formes d'épilepsie présentent la caractéristique d'être pharmaco résistantes. La seconde consiste en une chirurgie parfois invasive, à la précision limitée. "On place des électrodes sur le cerveau avant l'opération pour enregistrer les crises", décrit Fabrice Bartolomei, "les médecins interprètent ensuite les données pour repérer les zones qui dysfonctionnent. C'est une méthode exploratoire assez invasive". Une fois la zone défaillante repérée, l'opération la plus commune est une résection. "La zone dysfonctionnant est supprimée", détaille Marcel Carrere, membre de l'INS, "cela peut entraîner des séquelles relativement graves sur la personnalité et le système moteur". Qui plus est, 50 % des malades ainsi traités continuent d'avoir des crises.
A l'avenir, le cerveau virtuel pourrait améliorer le diagnostic de la maladie. Personnalisé pour chaque patient à partir d'IRM et de neuro-imagerie, il permettrait d'identifier la manière dont se propagent les crises et donc "de mieux estimer l'implication d'une région cérébrale", complète Fabrice Bartolomei.
Mais le cerveau virtuel est aussi le moyen de tester en amont plusieurs opérations pour juger de leur efficacité potentielle. "Nous pouvons calculer cent mille simulations, tenter trois cents ablations si on veut", s'enthousiasme Marcel Carrere.
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Pour tester la fiabilité de ces simulations, les chercheurs ont d'ores et déjà réalisé des tests rétrospectifs. "Nous partons de patients déjà opérés et nous regardons comment l'on aurait pu faire avec l'aide du cerveau virtuel", explique Fabrice Bartolomei. Pour l'heure, les tests ont confirmé la faisabilité de l'approche, ainsi que sa capacité à prédire les résultats chirurgicaux. Prochaine étape : les tests prospectifs, en amont de la chirurgie. Financés à hauteur de 5,8 millions d'euros dans le cadre du label RHU (Recherche hospitalière universitaire), ceux-ci débuteront en janvier 2019. 11 centres hospitaliers seront concernés, impliquant 400 patients. Il sera alors possible de quantifier la fiabilité du modèle et de vérifier si l'outil peut effectivement servir à la prise de décision chirurgicale.
Mais pour mettre le cerveau virtuel à disposition des patients, hors essais cliniques, il faut qu'il trouve sa place sur le marché. "Plusieurs sociétés s'intéressent aux outils informatiques en lien avec la performance cérébrale", souligne Olivier Blin, directeur du programme Dhune centré sur les maladies neurodégénératives et le vieillissement. Parmi elles, certaines travaillent sur des logiciels et applications visant à entrainer les facultés cérébrales. Quant à la modélisation du cerveau proprement dite, Dassault Systèmes se positionne en partenaire industriel : « nous souhaitons apporter notre expertise en termes de chaine de valeur numérique pour la modélisation, la simulation et les usages en santé", explique Patrick Johnson, vice-président de la recherche et du développement chez Dassault Systèmes, "seule une véritable plateforme d'expérience 3D dédiée au savoir et au savoir-faire des métiers du secteur de la santé pourra catalyser ces nouvelles approches, garantir la performance, mais aussi et surtout l'industrialisation et la standardisation de l'acte médical".
Aucune autre entreprise ne propose ce genre de logiciel à ce jour, et pour cause : "l'équipe [de chercheurs travaillant sur le cerveau virtuel à la Timone] est précurseur, elle est leader mondial, affirme Olivier Blin. On est au moment où l'on bascule de la recherche fondamentale vers le développement industriel. Pour mettre le cerveau virtuel à disposition de tous, il faut conjuguer sciences, techniques, règlementation et entreprises".
Même s'il n'est, donc, l'objet d'aucune commercialisation, le projet suscite déjà l'intérêt des spécialistes des maladies neurodégénératives ou liées au vieillissement. "On pourrait l'utiliser contre Alzheimer, ou dans le développement de médicaments pour le cerveau", imagine Olivier Blin, "pour faire des simulations, et surtout pour connaître les effets cliniques".
De son côté, Georges Khalil, chef de projet chez Dhune prévient : «la cartographie du cerveau s'avère compliquée pour d'autres maladies neurodégénératives étant donné que ces dernières n'ont pas de foyer précis comme pour l'épilepsie". Pour autant, des recherches fondamentales sont en cours au sein de Dhune et dans le monde entier. "On peut imaginer qu'avec cette même méthode, nous pourrions modéliser d'autres zones du cerveau, où il y a une tumeur par exemple", explique Georges Khalil. "Avoir une modélisation précise des zones à enlever par chirurgie permettrait de visualiser plus précisément ces zones critiques et de réduire les risques d'erreurs lors des chirurgies cérébrales". De quoi considérablement transformer la manière d'appréhender la chirurgie, dans le cadre d'une médecine toujours plus précise et personnalisée.
Maëva Gardet-Pizzo
