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Comment les mathématiques vont nous aider à aller mieux

Grâce aux supercalculateurs, il devient envisageable de diagnostiquer la plus rare des maladies car elles sont toutes dans la mémoire de ces superordinateurs.

Grâce aux supercalculateurs, il devient envisageable de diagnostiquer la plus rare des maladies car elles sont toutes dans la mémoire de ces superordinateurs. - Pixabay

"La recherche médicale nécessite de plus en plus de calculs complexes et pas seulement pour le décodage du génome humain. Les laboratoires utilisent les supercalculateurs pour poser un diagnostic ou pour mettre au point des traitements efficaces."

Si le meilleur chirurgien aujourd'hui est un médecin doté de solides compétences informatiques, le meilleur chercheur en santé doit lui aussi disposer d'une double casquette. Il doit à la fois être capable d'effectuer des expériences biologiques et autres tests en conditions réelles, mais également savoir se servir des mathématiques et des algorithmes pour faire avancerses travaux.

Ce sont ainsi des millions de calculs qui vont l'aider à modéliser les réactions du corps humain. Il dispose pour cela d'outils désormais incontournables dans certaines recherches médicales et pharmacologiques: les supercalculateurs. Ces machines ultra puissantes, capables de réaliser plusieurs millions de milliards d’opérations de calcul à la seconde, servent par exemple à simuler l’électrophysiologie du cœur humain; un procédé qui consiste à étudier l’activité bioélectrique des tissus nerveux et musculaires qui composent ce muscle. 

Grâce à une simulation des réactions, ils peuvent prévoir, de façon mathématique, la façon dont le cœur réagit à un dispositif externe. Simuler le comportement des valves du cœur permet par exemple de concevoir des prothèses de remplacement plus fiables et plus durables.

Poser un diagnostic

Au-delà de la cardiologie, les millions de milliards de calculs que permettent ces machines aident aussi les médecins à détecter des maladies. Le supercalculateur agit alors en tant que socle technologique s'appuyant sur des algorithmes d'intelligence artificielle qui vont l'aider à établir un diagnostic médical. "Grâce à ces machines, il devient envisageable de diagnostiquer la plus rare des maladies car elles sont toutes dans la mémoire du superordinateur", assure Henri Pidault, Chief Technology Officer (CTO) chez Deloitte. IBM a d’ailleurs mis à disposition un outil d’aide au diagnostic en ligne à destination des praticiens. Cette plateforme baptisée Health Watson aide à analyser la marée de données recueillies par les objets connectés de santé. Un logiciel d’analyse de données relié à un superordinateur peut également être utile en cancérologie, afin d’analyser la tomographie par émission de positons (TEP), un examen d’imagerie médicale complexe à interpréter.

Exploiter les données recueillies par l’Internet des objets

IBM évalue à un million de giga-octets le nombre de données liées à la santé générées par un individu au cours de sa vie. C’est dire la quantité gigantesque d'informations potentiellement disponibles pour les médecins, d’où l’utilité des superordinateurs pour les traiter. Le groupe américain a d’ailleurs fait l’acquisition de deux entreprises en pointe dans les domaines du logiciel de diagnostic et de suivi médical : Explorys et Phytel. L'américain a aussi conclue un partenariat avec Apple en avril 2015 afin de pouvoir analyser les données recueillies par ses montres connectées.

En France aussi, le secteur des biotechnologies innove. Issue de l’Institut Pasteur, la société Ariana Pharma espère commercialiser d’ici un à deux ans un logiciel de diagnostic et d’accompagnement à la prise en charge de cancers, conçu grâce à un supercalculateur. Atos et sa filiale Bull PArient aussi sur ce secteur avec leur tout dernière machine Sequana.

Des médicaments conçus sur mesure

Une fois le diagnostic établi, il faut administrer un traitement. Les supercalculateurs concourent à mettre alors au point des médicaments à partir de la modélisation du comportement des molécules. "Nous avons besoin de déterminer les formes possibles des protéines pour savoir comment créer une molécule chimique qui concorde avec l’aspect d’une protéine à un moment donnée", explique Claude Touzet, Chercheur en intelligence artificielle, spécialiste des réseaux de neurones artificiels.

Les scientifiques du domaine de la santé anticipent ainsi les réactions des substances avec les cellules du corps humain par des calculs complexes. "Nous pouvons imaginer des médicaments produits sur mesure pour une personne, en fonction de ses paramètres physiologiques", assure Henri Pidault. Des propos que le Chef de projet simulation numérique et calcul intensif au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Didier Juvin partage: il croit en une "médecine personnalisée". "Avec votre génome, on va prévoir vos vulnérabilités et quelle molécule faut-il administrer en cas de pathologie", a-t-il affirmé dans les colonnes du Huffington Post. Il y a donc de quoi s’attendre à une révolution des traitements médicaux grâce aux supercalculateurs.

Adeline Raynal