MulTiPLy

En France, environ 250 000 personnes souffrent de troubles du système lymphatique, provoquant des gonflements de leurs membres (lymphœdèmes) très invalidants et dont le traitement coûte plus de 100 millions d’euros par an. Il n’existe pas de traitement disponible et il n’est possible d’atténuer les symptômes du lymphœdème que par des séances de massage et des thérapies de compression si le lymphœdème est détecté suffisamment tôt.

La médecine personnalisée en lymphologie reste inexistante en raison de défis majeurs : complexité du système lymphatique, problèmes multidisciplinaires combinant ingénierie, physiologie et biologie, grande variabilité interindividuelle des vaisseaux lymphatiques, manque de techniques fiables pour collecter des données in vivo et in vitro sur le drainage du liquide interstitiel pour alimenter les jumeaux numériques. Pour relever ces défis, MulTiPLy mettra en place un outil numérique révolutionnaire combinant des réseaux de neurones et des capteurs innovants. Pour cela, MulTiPLy rassemble une équipe multidisciplinaire construite autour d’un consortium solide, réunissant les principaux experts nationaux en lymphologie (IM2C, CHUR et CHUN), en modélisation biomécanique (SAINBIOSE) et en capteurs biomédicaux (INL). L’INL et SAINBIOSE collaborent déjà dans le cadre du projet I-Démo « Symphonies » (2022-2025) qui vise à développer une plateforme numérique pour les patients atteints de lymphœdème.

L’objectif de MulTiPLy est d’élaborer la première plateforme de jumeau numérique multi-échelle pour la lymphologie, combinant imagerie tissulaire multimodale, apprentissage automatique et modélisation numérique mécaniste, visant à long terme à permettre une médecine de précision et personnalisée dans la prise en charge du lymphœdème. Notre méthodologie s’appuiera sur 2 modèles de réseaux de neurones informés par la physique (PINN) à 2 échelles. Un premier modèle PINN des capillaires lymphatiques à l’échelle cellulaire simulera le transport de fluides, en prenant en compte les dysfonctionnements endothéliaux, les pressions et la fibrose tissulaire. Un deuxième modèle PINN de poroélasticité des tissus mous simulera le drainage des fluides et de la lymphe en utilisant une approche continue. Les deux modèles PINN seront entraînés pour satisfaire aux lois de la physique et en même temps pour correspondre à l’ensemble des données acquises sur chaque patient avec différentes modalités d’imagerie (multimodalité) : IRM 4D, tomographie par impédance électrique et élastographie. Un effort majeur sera consacré à la construction de ces ensembles de données, en particulier à l’échelle cellulaire en utilisant des expériences sur puce des vaisseaux lymphatiques. Cela nécessitera notamment une percée technologique pour permettre la tomographie par impédance électrique à haute résolution.

Avec plus de 100 millions d’euros dépensés chaque année par la sécurité sociale, les impacts sociétaux et socio-économiques du lymphœdème sont massifs. Un gain significatif serait obtenu en réduisant la fréquence des consultations médicales des patients atteints de lymphœdème grâce au jumeau numérique. Les alertes générées par l’outil numérique seraient envoyées au médecin, qui pourrait ajuster le traitement du patient à distance. L’objectif est également d’améliorer le quotidien du patient, son autonomie et par conséquent sa vie sociale.

Compte tenu de la complexité du drainage des fluides dans le corps humain, et du rôle majeur de ce drainage pour de nombreuses maladies et pour l’immunologie en général, MulTiPLy favorisera les collaborations au sein de la grande communauté de la modélisation numérique, offrant des perspectives pour de nouvelles problématiques aux impacts potentiels majeurs sur la santé et le bien-être humains.

Cela sera très précieux pour innover dans une pathologie quelque peu oubliée et pour structurer une communauté de recherche plus large autour de ce sujet.