Utiliser des populations virtuelles pour les essais cliniques —

Les résultats sont une preuve de concept pour ce qu’on appelle des essais in silico, où au lieu de recruter des personnes pour un essai clinique réel, les chercheurs créent des simulations numériques de groupes de patients, un peu comme la façon dont les populations virtuelles sont construites dans le jeu informatique Les Sims .

Les essais in silico pourraient révolutionner la façon dont les essais cliniques sont menés, en réduisant le temps et les coûts de développement de nouveaux dispositifs médicaux et médicaments, tout en réduisant les dommages causés aux humains et aux animaux lors des tests.

Les populations de patients virtuels sont développées à partir de bases de données cliniques pour refléter l’âge, le sexe et l’origine ethnique, mais elles simulent également la façon dont la maladie affecte le corps humain : par exemple, les interactions entre l’anatomie, la physique, la physiologie et la biochimie du sang. Ces simulations sont ensuite utilisées pour modéliser l’impact des thérapies et des interventions.

La recherche internationale, dirigée par l’Université de Leeds et publiée aujourd’hui (23 juin) dans la revue Communication Nature, a examiné si un essai in-silico pouvait reproduire les résultats de trois essais cliniques réels qui ont évalué l’efficacité d’un dispositif appelé dérivateur de flux, utilisé dans le traitement des anévrismes cérébraux, une maladie dans laquelle la paroi d’un vaisseau sanguin s’affaiblit et commence à gonfler.

Le déviateur de flux réduit le flux sanguin dans l’anévrisme

Un déflecteur de flux est un petit tube à mailles flexible qui est guidé vers le site de l’anévrisme par un médecin à l’aide d’un cathéter. Une fois en place, le dérivateur de flux dirige le sang le long du vaisseau sanguin et réduit le flux dans l’anévrisme, initiant un processus de coagulation qui coupe finalement l’anévrisme de la circulation sanguine, le guérissant ainsi.

Sans traitement efficace, l’anévrisme peut éclater, provoquant un saignement au cerveau et un accident vasculaire cérébral.

Pour établir leur preuve de concept, les chercheurs ont dû voir si les résultats de leur étude in-silico concordaient avec les résultats de trois essais cliniques majeurs précédents sur l’efficacité des dérivateurs de flux.

Les « participants » à l’essai virtuel

Les chercheurs ont construit une population virtuelle en utilisant des données de patients réelles tirées de bases de données cliniques, garantissant que les patients virtuels anonymisés ressemblaient étroitement aux patients utilisés dans les essais cliniques de dérivation de flux réel en termes d’âge, de sexe et de caractéristiques d’anévrisme.

Les chercheurs ont ensuite construit un modèle informatique qui a analysé comment le dispositif implanté affecterait le flux sanguin chez chacun des patients virtuels. Ils ont pu étudier différentes conditions physiologiques pour chaque patient, telles que la tension artérielle normale et élevée, et effectuer des analyses sur des sous-groupes de patients, tels que ceux présentant de gros anévrismes ou des anévrismes avec un vaisseau ramifié.

Le procès in silico comptait 82 cas virtuels.

Les essais cliniques traditionnels (appelés PUFS, PREMIER et ASPIRe) comptaient respectivement 109 141 et 207 patients. Environ la moitié des cas dans les essais traditionnels avaient une pression artérielle élevée.

Les résultats de l’essai in-silico ont prédit que 82,9% des patients virtuels ayant une pression artérielle normale seraient traités avec succès avec un déflecteur de flux. Dans les essais cliniques traditionnels, le nombre de personnes qui ont été traitées avec succès était de 86,8 %, 74,8 % et 76,8 %, respectivement, montrant ainsi que l’essai in-silico reproduisait les résultats des essais cliniques traditionnels.

Les essais in silico génèrent des « énormes avantages »

Le professeur Alex Frangi, chaire du jubilé de diamant en médecine computationnelle et chaire de la Royal Academy of Engineering en technologies émergentes à l’Université de Leeds, qui a supervisé l’étude, a déclaré : « Les résultats démontrent l’énorme potentiel des essais in silico. Nous avons montré que le approche peut reproduire les résultats des essais cliniques traditionnels – et ils le font en une fraction du temps qu’il faut normalement, et à une fraction du coût.”

Dans l’essai in-silico, les chercheurs ont également pu adapter leur modèle informatique pour étudier de nouvelles intuitions ou des découvertes scientifiques émergentes.

En modélisant la physique du flux sanguin et la biochimie de la coagulation du sang dans les anévrismes dans différentes conditions physiologiques, ils ont pu identifier des sous-groupes de patients présentant un risque plus élevé d’AVC, les patients présentant de grands anévrismes de forme complexe présentant un risque plus élevé d’AVC hémorragique. et les patients hypertendus présentant un risque plus élevé d’AVC ischémique.

Être capable d’analyser rigoureusement les performances des dispositifs médicaux de cette manière permettra aux ingénieurs biomédicaux d’optimiser la conception des dispositifs et de réduire les risques associés au traitement.

Les essais cliniques “coupés d’années en mois”

Le professeur Frangi a déclaré : « Les essais in silico offrent une opportunité de faire des expériences virtuelles qui pourraient expliquer des concepts difficiles à étudier dans les essais cliniques conventionnels.

« L’approche actuelle pour améliorer notre compréhension des nouveaux dispositifs médicaux est lente, car les essais conventionnels peuvent facilement prendre de cinq à huit ans, de leur conception à leur achèvement.

« Les essais in silico pourraient réduire cette période à moins de six mois dans certaines circonstances, rendant les connaissances et les technologies thérapeutiques plus sûres et plus rapidement disponibles pour les cliniciens et les patients. »

La recherche a impliqué une collaboration internationale de scientifiques de Leeds, de l’Université d’Oxford, du Radbound University Medical Center aux Pays-Bas et de la KU Leuven en Belgique.

La recherche a été financée par l’Académie royale d’ingénierie (INSILEX), @neurIST de la Commission européenne et le Centre de formation doctorale sur la dynamique des fluides du Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques.