Médecine numérique

L'ambition attachée à cet axe prioritaire est de concevoir des modèles mathématiques explicatifs et prédictifs en biologie et en médecine. Ces modèles s'appuient nécessairement sur des contributions pluridisciplinaires pour mieux comprendre la biologie humaine, mais aussi pour diagnostiquer, concevoir, mettre en œuvre et optimiser de nouveaux moyens thérapeutiques. Quelques classes de pathologies importantes, dont le cancer, les maladies cardio-vasculaires et les maladies neurodégénératives ou du système nerveux, seront étudiées par les équipes de l'institut. Il s'agit, d'une part, de concevoir des modèles aussi complexes que le permettent les observations disponibles afin de pouvoir inverser les modèles dans un processus d'assimilation de données et, d'autre part, de développer des technologies médicales et pharmacologiques à partir de modèles biologiques personnalisés pour prédire une évolution, aider à conduire un protocole thérapeutique ou une intervention chirurgicale. En partenariat avec des biologistes, des médecins, des chimistes et des physiciens, les chercheurs de l'INRIA aborderont, en particulier, les problèmes d'imagerie, de modélisation, de calcul et de simulation associés à ces objectifs.

Un premier point est de développer une algorithmique complète de traitement du signal et d'interprétation d'images, afin d'acquérir des données anatomiques et fonctionnelles avec de meilleures résolutions spatiales et temporelles à partir de l'imagerie intracellulaire, de l'IRM, de la magnéto-encéphalographie, etc., et ceci en fusionnant des signaux biomédicaux d'origines diverses. Une interprétation quantitative permettra de mieux piloter acquisition et mesure, et d'aider au diagnostic ou à l'action thérapeutique.

« En partenariat avec des biologistes, des médecins, des chimistes et des physiciens, les chercheurs de l'INRIA aborderont, en particulier, les problèmes d'imagerie, de modélisation, de calcul et de simulation. »

La modélisation et l'assimilation de données porteront sur des processus allant des cellules aux organes et aux fonctions complexes, voire aux organismes entiers. Ils intégreront des représentations et des données hétérogènes, de nature anatomique et physiologique. La résolution des problèmes inverses par des techniques d'estimation, d'apprentissage et d'optimisation soulève de grandes difficultés algorithmiques. Plusieurs types de modèles seront probablement développés pour un organe ou une fonction spécifique, selon l'application.

Une anatomie et une physiologie algorithmiques seront développées. La première doit cerner, pour un organe donné, les variabilités normales entre individus, doit les distinguer des déviations pathologiques et détecter ces déviations dans les images et données médicales. La seconde permettra d'élaborer des modèles physiologiques individualisés destinés à expliquer et prévoir des propriétés fonctionnelles, et les incidences de physiopathologies permettra de personnaliser des thérapies.

Ces recherches algorithmiques en imagerie et modélisation seront associées à des travaux en réalité virtuelle, en robotique chirurgicale et en réalité augmentée. Dans ce domaine d'application, l'INRIA sera particulièrement attentif aux questions d'éthique et de déontologie.