Vers un jumeau numérique d’un être humain : Dassault Systèmes se donne les moyens, et le temps qu’il faudra

Publié le 16 février 2023 par Valérie Handweiler

Vers un jumeau numérique d’un être humain : Dassault Systèmes se donne les moyens, et le temps qu’il faudra

Concevoir un jumeau numérique de l’être humain, c’est l’annonce de Dassault Systèmes au CES à Las Vegas en janvier dernier. Si l’utilisation de la réalité virtuelle est aujourd’hui courante dans la conception et la modélisation de la plupart des objets manufacturés, son utilisation pour imiter le vivant relève d’un plus grand défi. « C’est un voyage qui va nous prendre pas mal d’années », concède son Patrick Johnson, vice-président senior en charge de la stratégie d'entreprise et de la recherche.

Dassault Systèmes se positionne sur le domaine de la santé. Modéliser en 3D un être humain est un projet extrêmement ambitieux. Où en est-on aujourd’hui ?

Nous avons démarré depuis 10 ans sur les secteurs du vivant. Relativement à nos métiers habituels de conception, ce sont des approches légèrement différentes. Plutôt que faire du design, on intègre des données existantes multimodales : des données d’imagerie, IRM, angiogrammes, des bilans, des indicateurs de pression, densité, etc. On reconstruit des jumeaux numériques de systèmes existants à plusieurs échelles : du moléculaire au cellulaire ou à l’échelle d’un organe. Nous avançons projet par projet. En 2009, le projet européen Biointelligence nous avait permis de créer un premier jumeau numérique de cellule cancéreuse. Dans le cadre du consortium Living Heart financé par la FDA durant 2 fois 5 ans, nous avons pu concevoir un jumeau numérique de cœur. Ce modèle 3D intègre la topologie, l’hémodynamique, la polarisation des ventricules, la fluidique, l’électromagnétique, etc. Le premier modèle a permis de constituer un organe virtuel sur lequel tester et perfectionner les dispositifs médicaux en cardiologie. C’est finalement une maquette 3D, un gabarit, sur lequel on peut appliquer les caractéristiques d’un patient donné. L’étape suivante consistera à réaliser des essais cliniques avec des organes virtuels. On est là à la lisière de la recherche clinique. Avec cet organe virtuel 3D, on peut simuler les rythmies et les arythmies. Ensuite, en couplant les médicaments avec un modèle de canaux ioniques, on peut simuler les effets de dose des médicaments. On a pu recréer virtuellement un phénomène chaotique de torsion du cœur.

Le projet « Living Heart » rassemble des chercheurs cardiovasculaires de pointe, des enseignants, des développeurs d'équipement médicaux, des agences de réglementation et des cardiologues praticiens dans le cadre d'une mission visant à développer et à valider des modèles de cœurs humains numérisés personnalisés de haute précision.

Comment transposer l’expertise de la modélisation 3D au monde vivant ? À quand le premier jumeau numérique intégral humain ?

Aujourd’hui, tous les objets manufacturés sont créés à partir d’un modèle virtuel 3D. Dans l’industrie aéronautique - notre cœur de métier historique - nous travaillons sur des maquettes numériques depuis 40 ans. Dans les années 70, les ingénieurs s’appuyaient sur leurs planches à dessin et fabriquaient des maquettes en bois à l’échelle 1. Toutes les pièces étaient testées en taille réelle avant l’usinage. Directement sur le tarmac, on vérifiait si elles s’emboîtaient bien. Puis on est passé progressivement au 3D et les concepteurs ont commencé à travailler collectivement sur des modèles virtuels en 3 dimensions. Une vidéo montre comment les équipes de Bordeaux et de Saint-Cloud ont commencé à travailler ensemble à distance sur un moteur d’avion via une session collaborative virtuelle. Cela nous semble évident aujourd’hui! Et c’est tellement utile de disposer d’une représentation centrale qui permet à tous de voir la même chose.
Les professionnels de la médecine tiennent aujourd’hui le même discours que les acteurs de l’industrie il y a 30 ans. Mais même avec une représentation 3D partielle du réel, ils reconnaissent que cela permet déjà de constituer un support de travail collectif et qui plus est, avec des collaborateurs distants.

Quelles nouvelles perspectives peuvent offrir la modélisation 3D et les applications numériques au secteur de la santé ?

**L’étape suivante consiste en la création des « patients synthétiques », une autre forme de jumeau numérique que l’on pourra utiliser dans les études cliniques en temps que bras de contrôle. Cette nouvelle dimension de la recherche clinique est poussée par le FDA pour les phases 2 et 3. Elle ouvre de nouvelles perspectives très innovantes en termes de pratiques au niveau de la conduite des essais cliniques. Aujourd’hui, on utilise ces patients synthétiques en parallèle dans les essais classiques, pour valider la pertinence de leurs résultats, sans qu’ils puissent être utilisés pour l’instant pour valider une hypothèse, sur des cancers par exemple. Dassault est présent sur ces pratiques innovantes depuis le rachat de Medidata en 2019, une société d’IA, process et données, spécialisée dans les systèmes de gestion hospitalière. Les outils logiciels de Medidata compilent les données de 30.000 essais cliniques conduits par les Big pharma. Cela représente un accès aux données de 8 millions de patients, anonymisées bien sûr.
Dassault Systèmes est entré dans le secteur de la santé en 2009. Celui-ci représente aujourd’hui déjà 20% du CA de l’entreprise. Aujourd’hui, un dispositif médical sur 2 a été conçu, validé ou produit grâce à ses outils. De même, l’entreprise intervient dans un essai clinique sur 2 dès lors qu’il est opéré avec les outils logiciels de Medidata de suivi des essais cliniques des médicaments ou des dispositifs médicaux.