La technologie Digital Twin peut sauver des vies et résoudre les plus grands défis auxquels l’humanité est confrontée

Avec la vitesse de l’IA et de la technologie qui progressent à un rythme toujours plus rapide, nous nous demandons constamment: «Quelle est la prochaine frontière de la technologie et comment fera-t-elle progresser l’humanité? Une réponse: la création d’un jumeau numérique pour chacun d’entre nous.

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique? En termes simples, un jumeau numérique est une réplique virtuelle ou numérique d’un organisme vivant, ou d’une partie de cet organisme comme un cœur ou des poumons. Un jumeau numérique est créé à partir de points de données tels que les enregistrements d’imagerie, les mesures en personne, les résultats de laboratoire et la génétique. Toutes ces données sont ensuite utilisées pour cartographier une réplique numérique exacte d’un individu.

Pourquoi avons nous besoin de ça? Pour éventuellement prévenir plus de 250 000 décès par an. C’est le nombre de personnes qui meurent chaque année à cause d’erreurs médicales, selon Johns Hopkins.

Le jumeau numérique humain

Le concept lui-même est simple à comprendre, une représentation virtuelle d’un objet physique tout au long de son cycle de vie. La technologie et ses utilisations dans le domaine de la santé sont cependant potentiellement infinies et révolutionnaires.

Lors d’une récente conversation avec le Dr Marko Grobelnik, chercheur en IA et champion du numérique Slovénie ainsi que directeur technique du Centre international de recherche sur l’IA de l’Institut Jožef Stefan, il a expliqué en profondeur pourquoi la technologie des jumeaux numériques sera une étape cruciale dans l’évolution des soins de santé. Il a noté que les établissements de santé sont des systèmes complexes avec de nombreux processus entrelacés qui ne fournissent des résultats que s’ils sont correctement synchronisés. Chacun des processus comporte un certain degré d’incertitude, a-t-il déclaré, qui peut être soit nocif, soit provoquer un effet domino indésirable avec des conséquences potentiellement désastreuses. Pour naviguer dans un système aussi complexe à travers une série d’obstacles connus et inconnus, la technologie du jumeau numérique peut aider, car elle fonctionne avec une largeur d’observation et une vitesse de réaction que les humains n’ont pas.

Son évaluation est parfaite.

Avec le développement complet des jumeaux numériques, nous pourrions accélérer le travail à un rythme exponentiel, gagner du temps, mais surtout des vies.

Utilisation pratique d’un jumeau numérique

Une fois qu’un jumeau numérique est créé, son utilisation dans le domaine de la santé doit être le sujet de test pour les traitements de maladies ou de blessures avant utilisation sur l’individu ou les personnes en général. Ensuite, avec suffisamment de données biologiques, nous pouvons conduire des interventions médicales plus précises et efficaces, adaptées à chaque patient. Cela devient de plus en plus possible en raison des progrès rapides de la puissance de calcul et de la capacité à traiter de très grandes quantités de données.

Avec une connaissance suffisante du génome humain, un séquençage du génome individualisé pourrait être créé pour un individu qui pourrait avoir des tumeurs cancéreuses. Le comportement et la réponse de ces tumeurs pourraient être analysés et étudiés numériquement par un système d’IA et un agent biologique individualisé pourrait alors être créé pour combattre les tumeurs. Ces agents offrent trois avantages du traitement traditionnel:

• Ils sont construits spécifiquement pour l’individu et sa variante unique du cancer, de sorte que les chances de succès sont matériellement améliorées.
• Ils sont construits à partir de l’ADN du patient, donc le corps ne les rejettera pas.
• Les agents ne causeront pas les effets secondaires sévères de la chimiothérapie ou de la radiothérapie.

Enfin, ces types d’agents devraient pouvoir être soit injectés, soit même ingérés sous forme de pilule.

Étant donné que les jumeaux numériques sont des modèles numériques, ils peuvent être analysés pour fournir au patient des moyens de prévenir une maladie future, fournir des directives pour la maintenance préventive et même offrir des améliorations de performances. Pas simplement un remède, mais un guide de santé et d’entretien personnel pour éviter et prévenir de futures maladies.

La raison pour laquelle ce n’est pas notre réalité actuelle est en grande partie due à l’extrême complexité du génome humain et aux innombrables façons dont il pourrait réagir aux maladies et aux médicaments. Malgré cet obstacle actuel, il existe des projets actifs qui ont du potentiel.

Pour commencer, le gouvernement britannique a lancé le projet 100 000 génomes pour séquencer les génomes entiers des 85 000 patients du National Health Service. Le projet se concentre sur les types courants de cancer et les maladies infectieuses. Aux États-Unis, des études telles que Human Longevity Inc. et le Mayo Clinic Center for Individualized Medicine rassemblent des informations génomiques sur un grand nombre d’individus, fournissant davantage de données aux scientifiques et aux technologues.

Cas d’utilisation pratiques actuels

Bien que le jumeau numérique complet que nous avons décrit jusqu’à présent soit encore dans le futur, il existe des cas d’utilisation pratiques actuels qui prouvent que nous sommes sur la bonne voie, le premier étant la surveillance des patients. Les vêtements portables sont quelque chose avec lequel beaucoup d’entre nous vivent aujourd’hui. Qu’il s’agisse d’un Fitbit ou d’autres trackers de santé et de fitness, en tant que société, nous nous sommes habitués et avons accepté cette technologie comme omniprésente. Cette même technologie peut être utilisée pour fournir des données en temps réel à un jumeau numérique dans le cloud qui développera des modèles qui détectent les symptômes de la maladie à un stade précoce.

Deuxièmement, la simulation chirurgicale et l’évaluation des risques. Un exemple concret est la startup française Sim & Cure qui a développé un jumeau numérique basé sur le patient pour le traitement des anévrismes. Sim & Cure utilise des simulations et des jumeaux numériques pour aider les neurochirurgiens à maximiser la sécurité des patients pendant leur traitement. Ce n’est pas seulement une pratique sur un patient simulé, c’est une pratique sur le patient exact.

Troisièmement, le diagnostic et l’aide à la décision de traitement. Grâce à des données provenant de différentes sources de santé telles que les dossiers d’imagerie, les mesures en personne, les laboratoires et la génétique, les professionnels de la santé auront une image complète et en temps réel d’un patient et de son état de santé antérieur et actuel. Le jumeau numérique simulera ensuite l’état de santé du patient et la technologie d’IA comblera toutes les lacunes avec les informations les plus précises, pertinentes et scientifiquement solides disponibles.

Un exemple est la startup Babylon Health qui a développé l’application Healthcheck. Une fois que les utilisateurs ont répondu à un questionnaire sur le mode de vie et les antécédents familiaux, l’application alimentée par l’IA crée un jumeau numérique donnant aux utilisateurs des informations sur leur santé actuelle et les facteurs de risque pour les conditions futures, ainsi que des recommandations pratiques pour rester en bonne santé.

Quatrièmement, ce n’est pas le patient, mais l’hôpital lui-même. Un trust NHS de Manchester, au Royaume-Uni, a collaboré à un partenariat avec Hitachi Ltd. pour numériser ses processus et optimiser ses ressources en personnel. Il établira également un «jumeau numérique» des opérations hospitalières pour les cliniciens et les gestionnaires afin de modéliser les changements potentiels dans l’organisation des soins. Ainsi, ils visent à rendre l’ensemble de l’hôpital plus intelligent et à placer les soignants dans de meilleures positions pour fournir les meilleurs soins possibles.

L’avenir de la technologie des jumeaux numériques dans le domaine de la santé

La technologie permettant de créer des jumeaux numériques dans le domaine de la santé existe. Le défi pour le secteur de la santé est de commencer à tester et à appliquer cette technologie à des problèmes spécifiques.

Une feuille de route? Des scientifiques de l’Université de Linköping en Suède ont créé des jumeaux numériques de souris atteintes de polyarthrite rhumatoïde en séquençant leur ARN dans des modèles numériques. Des simulations informatiques ont ensuite été effectuées pour déterminer quels médicaments seraient les plus efficaces pour traiter des souris individuelles.

Nous ne devons plus attendre et adapter cette technologie aux humains.

S’il est mis en œuvre avec succès, nous pouvons dire adieu pour toujours aux essais cliniques sur l’homme. Nous pouvons tester tous les vaccins et traitements possibles sur des jumeaux numériques, sauver des vies plus rapidement et ne plus jamais tester de traitements potentiellement dangereux sur des humains. C’est le futur que peut créer la technologie des jumeaux numériques. Et c’est l’avenir dont nous avons besoin.

Tsvi Gal, responsable de la technologie d’entreprise au Memorial Sloan Kettering Cancer Center et ancien directeur général de Morgan Stanley, a contribué à cet éditorial.

Mark Minevich est président de Going Global Ventures. Il est un stratège cognitif numérique mondial, un expert en intelligence artificielle et un capital-risqueur. Il est également président exécutif du réseau des pionniers du numérique et stratège numérique en chef au Centre international de recherche sur l’IA, sous les auspices de l’UNESCO. Il est membre du groupe de travail sur l’économie numérique B20 au sein de la présidence du G20, membre du Conseil du Forum économique mondial sur l’IA pour l’humanité, chercheur principal du US Council on Competitiveness, conseiller au Boston Consulting Group et chercheur numérique chez IPsoft / Amelia . Suivez-le sur Twitter @MMinevich.