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Les Focus - 30 août 2021

Cancer du poumon : l’IA au service des médecins pour améliorer la prise en charge des traitements

Par Olivier Humbert, médecin et Professeur à l’Université Côte d’Azur en Médecine nucléaire & Biophysique, disposant d’une chaire en recherche et enseignement au sein de l’Institut Interdisciplinaire d’Intelligence Artificielle Côte d’Azur (3IA Côte d’Azur). Il est également responsable pédagogique du Diplôme Universitaire Intelligence Artificielle & Santé, formation destinée au corps médical dont il est à l’initiative et développée dans le cadre de 3IA Côte d’Azur.

Le cancer est l’une des premières causes de mortalité en France. La Fondation ARC estime à 3,8 millions le nombre de personnes actuellement touchées par cette maladie. Le cancer du poumon est le 3ème cancer le plus fréquent. Les derniers chiffres montrent qu’en 2018, 46 363 nouveaux cas de cancer du poumon ont été diagnostiqués.

Des innovations thérapeutiques récentes ont permis d’améliorer la durée et la qualité de la survie de patients présentant un cancer, y compris à un stade avancé de la maladie. Cependant, il reste encore des progrès à faire pour une cancérologie plus personnalisée, individualisant la stratégie thérapeutique en fonction des caractéristiques biologiques de la maladie de chaque patient, ainsi que pour améliorer l’efficacité et limiter les toxicités des traitements.

S’appuyer sur ce que nous offre la technologie, et plus particulièrement l’intelligence artificielle, peut être un grand atout pour améliorer le soin des patients présentant un cancer du poumon à un stade avancé.

L’immunothérapie, un traitement qui a fait ses preuves mais qui a aussi ses limites

L’immunothérapie est une nouvelle arme thérapeutique qui agit, non pas directement sur les cellules cancéreuses, mais indirectement, via la réactivation du système immunitaire d’un patient. Utilisée pour traiter le cancer, elle stimule les lymphocytes (c’est-à-dire les cellules immunitaires) du patient pour leur redonner le pouvoir de reconnaître et détruire les cellules cancéreuses. Et ce traitement montre de très beaux résultats. Il est même très efficace pour soigner le cancer du poumon métastatique.

Cependant, tous les patients ne répondent pas à l’immunothérapie. Il arrive que le cancer ait trouvé des mécanismes d’échappement, empêchant le patient d’être réceptif à l’immunothérapie. Le traitement peut également entrainer des toxicités inflammatoires.

Comment savoir alors si faire le choix thérapeutique de l’immunothérapie plutôt qu’une autre chimiothérapie sera plus efficace pour lutter contre la maladie ? Ces prochaines années, l’un des grands objectifs en matière de lutte contre le cancer sera de savoir prédire quel patient va répondre à l’immunothérapie pour mieux cibler ceux à qui la proposer.

Et cela sera possible grâce à l’intelligence artificielle.

Prédire pour guérir : une technologie au service du médecin 

L’intelligence artificielle est basée sur le deep et le machine learning. Plus concrètement, cela signifie que la technologie s’appuie sur la collecte et l’analyse de milliers de données en vue de faire des prédictions. Et cela de manière quasi-instantanée, chose humainement impossible.

En matière de cancer, le suivi de l’évolution de la maladie se fait via un examen d’imagerie médicale que l’on nomme PET scan. Référence en cancérologie, il permet de mesurer l’activité des cellules tumorales grâce à l’injection intraveineuse d’un dérivé du glucose faiblement radioactif. Le PET scan est associé à un scanner réalisé par la même machine afin d’avoir également des images précises sur l’anatomie du patient, la morphologie de ses organes et de sa maladie cancéreuse. Cet examen permet donc d’obtenir des milliers de données numériques sur le patient et sa maladie, la plupart étant cachées dans « la profondeur » de l’image et non analysable par l’œil humain.

A Sophia Antipolis, l’Institut 3IA a mis en place un projet de recherche d’application de l’intelligence artificielle à l’analyse des données PET scan des patients présentant un cancer du poumon traité par immunothérapie. Grâce à un algorithme, les milliers de données contenues dans l’image du patient sont analysées, de manière extrêmement précise, en 3D, dans leur entier, sous l’angle morphologique, biologique, etc., en début de traitement puis tous les deux mois. Après une première phase d’apprentissage de l’algorithme grâce à ces « big data » médicales, l’objectif est que l’algorithme soit capable d’identifier des caractéristiques de l’image en lien avec la réponse à l’immunothérapie, pour construire un modèle capable de prédire, pour un patient donné, si le traitement sera efficace ou non.  Plus l’algorithme sera entraîné sur un grand nombre de patients et d’images de PET scan, plus il apprendra et meilleure sera sa performance finale.

L’idée est donc, qu’à terme, l’image d’un patient soit analysée, avant toute décision de traitement, par l’algorithme. Celui-ci fournira alors la probabilité de réussite ou d’échec de l’immunothérapie pour un patient donné, permettant au médecin d’adapter la stratégie thérapeutique de ce patient. En ce sens, l’intelligence artificielle est un outil d’aide à la décision au service du médecin. Loin d’être une menace, elle représente une véritable opportunité pour améliorer le traitement contre les cancers.

Mais comme pour tout outil, il est nécessaire que le corps médical la maîtrise, connaisse ses forces et ses limites. C’est pourquoi, des formations diplômantes se développent progressivement, un peu partout en France, pour accompagner les médecins dans cette démarche.

S’inscrire dans une dynamique de médecine de demain

Ce nouveau type de médecine permet de décloisonner les silos pouvant exister entre mathématiciens, médecins et acteurs économiques de la santé (industriels, startups, etc.). Il vise, en ce sens, à leur permettre de collaborer à un même niveau de compréhension pour définir, entre autres, des algorithmes et des solutions d’intelligence artificielle innovantes pour les patients.

Ce n’est que par des collaborations pluridisciplinaires de ce type que les chercheurs et professionnels de la santé rejoindront le mouvement d’une Startup nation française et contribueront à faire évoluer la médecine de demain.

 


Cet article est rédigé dans le cadre de l’édition 2021 du SophI.A Summit, rendez-vous annuel de référence des experts de l’I.A. Durant trois jours, des experts internationaux issus du monde académique et d’entreprises de premier rang viendront y exposer leurs recherches et partager leurs réflexions sur l’intelligence artificielle, son développement et ses impacts dans plusieurs domaines d’actualité et d’avenir.

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