PerMedCoE : l’intelligence artificielle au service de la médecine personnalisée

Doté de près de 5 millions d’euros sur trois ans, dont 441 000 € pour la seule équipe de l’Institut Curie, le projet PerMedCoE vise à tirer pleinement partie de la puissance des supercalculateurs aujourd’hui en activité en Europe afin d’optimiser l’analyse des données biologiques et médicales des patients et leur offrir un parcours de soins personnalisés.

Malgré des simulations informatiques complexes et des progrès considérables dans la caractérisation moléculaire des tumeurs, la médecine personnalisée a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir véritablement fournir une offre de soins individualisée à chaque patient atteint de formes graves de cancer. Aujourd’hui en analysant précisément la tumeur, les médecins sont capables d’identifier le profil clinique d’un patient, de le classer au sein d’une population rassemblant les mêmes particularités moléculaires (les mutations de l’ADN ou leurs conséquences) et de lui prescrire ainsi un traitement adapté à sa maladie. Ce modèle qui répartit les malades par groupe, a permis de mieux les soigner, en évitant notamment le rejet de certains traitements, mais atteint tout de même ces limites.

Désormais, les scientifiques cherchent à modéliser l’ensemble des interactions entre les différents acteurs d’un organe, aux niveaux génomique, protéomique et métabolique, pour espérer déchiffrer la complexité des données, comprendre l’évolution de la pathologie et proposer un traitement individualisé spécifique. Les approches vont des simulations de ces modèles mathématiques jusqu’à l’intelligence artificielle. Or, les performances des logiciels actuels restent encore insuffisantes pour venir à bout de toutes ces informations générées en volumes qui atteindront bientôt l’Exaoctet (1000 Pétaoctets, soit un de milliards de Gigaoctets).

L’Europe a donc décidé de lancer le programme PerMedCoE. PerMedCoE pour HPC/Exascale Center of Excellence in Personalised Medicine. Son objectif est d’améliorer les performances de ces logiciels d’aide au diagnostic, tout en gardant à l’esprit que ces données issues de ces supercalculateurs, ces high performing computer, doivent rester accessibles aux utilisateurs finaux, les médecins, et cela dans un environnement approprié aux aspects spécifiques et confidentiels de la médecine personnalisée.

Pour cela, le programme prévoit d’intégrer la médecine personnalisée dans le nouvel écosystème européen HPC/Exascale en développant l’accessibilité de son offre par :

1. L’optimisation de quatre applications mathématiques pour la translation des données issues de l’omics (génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique) en actions médicales exploitables.
2. La mise au point de kits complets décrivant des cas concrets d’utilisation en médecine personnalisée et incluant :
   • le diagnostic tumoral ;
   • la mise en évidence d’intéractions médicamenteuses dans certains cancers ;
   • la prédiction tumorale et son évolution ;
   • dans le cadre de maladies rares, la modélisation du profil individuel de chaque patient.
3. La coordination des deux communautés d’experts, celle de la médecine personnalisée et celle de l’intelligence artificielle, mais aussi l’implication d’acteurs industriels. Et leur partager, outre des cas concrets d’utilisation, des formations et des bonnes pratiques.

L’équipe de l’institut Curie apportera son expertise dans l’analyse des données moléculaires de tumeurs par calcul haute performance avec Philippe Hupé, ainsi que la modélisation mathématique et la simulation de l’évolution tumorale, avec Laurence Calzone et Andrei Zinovyev.

Ce projet PerMedCoe est essentiel pour faire avancer la recherche sur le cancer et adapter les possibilités de traitements, explique Emmanuel Barillot, le responsable de l’équipe Bioinformatique et biologie des systèmes du cancer. Il doit permettre de valoriser pleinement le potentiel de l’outil omics, et de l’amener sur le même plan que l’outil d’imagerie qui est, de nos jours, proposé à chaque patient. Dans un futur que l’on espère très proche, le centre d’excellence PerMedCoE permettra au médecin d’affiner son diagnostic et son approche thérapeutique en intégrant toutes les données recueillies sur son patient.

Construit autour de dix partenaires européens dont l’Institut Curie en France, le CRG en Espagne, le MDC en Allemagne ou encore l’EMBL, le projet PerMedCoE est coordonné par le Barcelona Supercomputing Center. Doté de près de 5 millions d’euros pour trois ans de travaux, ce projet est amené à tisser des liens avec les initiatives biomédicales européennes en cours telles que ELIXIR ou LifeTime