Médecine du futur: comment l’IA et les jumeaux numériques du cœur révolutionnent la cardiologie

16:32, 10/06/2025, mardi

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Médecine du futur: comment l’IA et les jumeaux numériques du cœur révolutionnent la cardiologie

Des chercheurs britanniques ont modélisé plus de 3.800 cœurs humains grâce à l’intelligence artificielle, ouvrant la voie à une médecine plus personnalisée et équitable

Dans une avancée pionnière à la croisée de l’ingénierie et de la médecine, des chercheurs du King’s College London, de l’Imperial College London et de The Alan Turing Institute ont créé plus de 3.800 “jumeaux numériques” de cœurs humains, à partir de données cliniques réelles et d’intelligence artificielle (IA).

Ces modèles informatiques, extrêmement précis sur le plan anatomique et physiologique, offrent une vue sans précédent sur les variations des maladies cardiaques selon l’âge, le sexe ou encore le mode de vie. C’est la première fois qu’un tel nombre de modèles cardiaques personnalisés est généré et analysé à grande échelle.

Pour les chercheurs, cette percée représente bien plus qu’une prouesse technique: elle incarne une avancée vers une médecine plus juste et individualisée. "Quand on analyse les images médicales, on le fait souvent à l’aide de règles établies depuis des années"
, explique Steven Niederer, professeur d’ingénierie biomédicale à Imperial College et auteur principal de l’étude.

"Nous voulons faire comme dans l’aéronautique : construire un modèle mathématique pour prédire le comportement – mais cette fois, du cœur humain."

Le projet combine apprentissage automatique, imagerie médicale et modélisation mathématique avancée. Une étape clé consiste à entraîner l’IA à segmenter automatiquement les structures cardiaques à partir d’images en noir et blanc.

Une fois les structures identifiées, les chercheurs créent un maillage mathématique en 3D, qui simule le fonctionnement du cœur du patient. Ces modèles sophistiqués permettent des simulations détaillées, pour évaluer comment un cœur réagit au stress ou à certains traitements.

Cependant, ces simulations à grande échelle sont très exigeantes en calculs. "Nous devons souvent les envoyer sur des superordinateurs, ce qui peut prendre des heures"
, précise Niederer.

"Désormais, nous entraînons l’IA à approximer les résultats, de manière plus rapide et économique, pour personnaliser les soins en temps réel."

Repenser les diagnostics cardiaques

L’un des enseignements majeurs de l’étude bouscule les fondements du diagnostic médical, notamment en ce qui concerne les différences entre les sexes.

Traditionnellement, les électrocardiogrammes (ECG) montrent des écarts notables entre hommes et femmes. Or, les jumeaux numériques révèlent que ces écarts sont dus à des différences structurales et non fonctionnelles.

"Les différences d’ECG entre hommes et femmes sont liées à la taille, pas au fonctionnement"
, explique Niederer.

Ce constat pourrait contribuer à améliorer la précision des diagnostics pour tous les sexes, un enjeu crucial dans un domaine où les femmes sont souvent sous-représentées dans les essais cliniques.

Des jumeaux numériques intégrés à l’hôpital

Bien que cette technologie soit encore en phase de développement, les chercheurs travaillent déjà à son intégration dans les hôpitaux, notamment à Nottingham et Sheffield, avec le soutien de The Alan Turing Institute.

"Nous développons un logiciel qui prend les données des hôpitaux, les envoie dans le cloud, construit le jumeau numérique, puis renvoie les résultats au clinicien"
, détaille Niederer.

À terme, les jumeaux numériques dynamiques pourraient être mis à jour en continu grâce à des capteurs implantables, collectant en temps réel la pression ou l’activité électrique du cœur. "On obtiendrait un modèle vivant du cœur"
, indique Niederer, avec des mises à jour quotidiennes.

Un pont entre science et réalité humaine

Malgré leur complexité, ces avancées ont une finalité simple : améliorer la vie des patients.

"Avant même le traitement ou la chirurgie, les jumeaux numériques peuvent devenir un outil d’accompagnement pour les patients",
note Cristobal Rodero Gomez, chercheur à l’Imperial College.

Il est facile de se perdre dans les détails techniques. C’est pourquoi nous parlons régulièrement aux patients, pour garder le cap.
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Un résultat tangible de ce projet est la création de cœurs imprimés en 3D, à partir des modèles numériques. Ces objets servent à la formation médicale, à la communication avec les patients ou à la planification chirurgicale.

"Les patients peuvent littéralement tenir leur cœur dans leurs mains"
, explique Niederer.

L’équipe applique désormais cette approche à d’autres domaines, notamment les tumeurs cérébrales, en collaboration avec Cancer Research UK. L’objectif à long terme : développer des jumeaux numériques du corps entier, capables d’accompagner les soins dans de multiples disciplines.