Des molécules à l’homme

Les gènes et les protéines qui activent, accélèrent, ralentissent et interrompent une pléiade de processus dans notre corps, les cellules et les ensembles complexes formant chaque tissu, ainsi que les organes et les organismes qui tentent de distinguer, parmi leurs innombrables pièces, les éléments normaux des anormaux, forment un « puzzle » que les scientifiques appellent la biologie systémique : une vision intégrée des principaux mécanismes biologiques – des molécules à l’homme – et, via leur connaissance approfondie, la clé du dépistage précoce des maladies.

Suivant la même approche holistique que cette biologie des systèmes, Siemens Healthcare s’oriente progressivement vers une forme d’intégration informationnelle conçue pour rassembler toutes les pièces du puzzle. De cette façon, il se place aux avant-postes de l’évolution des technologies d’imagerie médicale (voir p. 35), des diagnostics in vitro, des systèmes d’information pour le secteur médical et d’une multitude d’applications, dont le dépistage précoce des cancers du sein, métastatique et de la prostate, ainsi que les biomarqueurs caractéristiques des maladies.Selon Bernd Montag, Directeur général de la Division Imaging & IT de Siemens Healthcare : « Nous avons développé un concept exclusif en associant l’imagerie et les diagnostics moléculaires à des systèmes d’information et orientés workflow avancés. Ces derniers intègrent des données issues de différentes modalités in vitro et in vivo, ainsi que des renseignements sur le patient, et transforment ces informations en connaissances que le médecin peut exploiter afin d’optimiser la qualité des soins, offrant ainsi une médecine personnalisée. »

L’approche de Siemens s’appuie sur l’intégration d’informations diagnostiques issues de l’ADN, des protéines, des cellules et même de l’organisme tout entier, afin de personnaliser les soins.

De saines synergies

En rachetant Diagnostic Products Corporation, Bayer Diagnostics et, plus récemment,Dade Behring, Siemens Healthcare s’est impose comme « le leader mondial de l’industrie des diagnostics in vitro (DIV), un marché qui pèse 20 milliards d’euros », indique Donal Quinn, Directeur général de la Division Diagnostics. Le Secteur a ainsi considérablement accru l’étendue de sa gamme de modalités d’imagerie.

Le nombre croissant de tests sanguins qui pourraient bientôt être rapprochés de données d’imagerie illustre la synergie que peuvent générer les diagnostics in vitro et in vivo associés aux technologies IT de pointe. Ces tests peuvent déceler la plupart des pathologies graves – cancers, affections cardiovasculaires et neurologiques. En effet, les cellules malades produisent des protéines sensiblement différentes de celles fabriquées par les cellules physiologiquement normales. Ces protéines migrent à la surface des cellules, puis sont emportées par le flux sanguin.

« S’il est possible de détecter ces protéines – appelées biomarqueurs – dans les tests sanguins, il suffit ensuite de chercher comment localiser leur source grâce à l’imagerie et l’évaluer via l’informatique », explique Walter P. Carney, Directeur de Oncogene Diagnostics, à Cambridge, dans le Massachusetts. « Nous voulons combiner des biomarqueurs circulants à des biomarqueurs d’imagerie dans le but d’observer les pathologies plus tôt dans leur développement et de les appréhender in vivo. De cette façon, nous associerons technologies de dépistage précoce et thérapies ciblées et personnalisées, rapprochant ainsi les données in vitro des données in vivo. »

Révolution des biomarqueurs

Ainsi, dans l’unité Biomarker Research de Siemens, à Los Angeles, les chercheurs révolutionnent le secteur de la santé en développant des biomarqueurs d’imagerie capables d’identifier des lésions athéro - scléreuses spécifiques nommées « plaques vulnérables », c’est-à-dire celles prédisposées à la rupture et provoquant AVC ou crises cardiaques. Ces lésions sont considérées comme les principales causes sous-jacentes des admissions aux urgences dans le monde.

Ces biomarqueurs d’imagerie, qui devraient être testés sur des humains dans les mois à venir au sein d’un grand centre médical de Los Angeles, sont porteurs d’espoir, d’après Hartmuth Kolb, Vice-président de Siemens Molecular Imaging Biomarker Research : « Les sténoses que nous voyons à l’angiographie ne sont pas forcément des plaques vulnérables car celles-ci sont le plus souvent masquées. Avec cette nouvelle technologie, nous espérons mettre au jour le moyen de les visualiser. »

Le nouveau scanner TEP-CT HD de Siemens fait apparaître sur l’image des biomarqueurs conçus pour cibler uniquement les protéines produites par les plaques vulnérables. Une fois ces dernières repérées, les informations associées peuvent être reportées sur de futurs examens angiographiques, permettant aux cardiologues d’implanter un stent au niveau des zones à risque et ainsi d’empêcher que les lésions athéroscléreuses potentiellement instables ne se rompent et provoquent une occlusion artérielle.

Mukesh G. Harisinghani, Directeur du programme de recherche clinique au centre de recherche sur l’imagerie moléculaire du Massachusetts General Hospital (MGH) propose une solution de soin encore plus perfectionnée. Selon lui, les nanoparticules magnétiques développées au MGH « peuvent être marquées afin d’identifier des types spécifiques de récepteurs sur les cellules constituant les plaques vulnérables ». Il prévoit ainsi le recours, en angiographie, à « un petit cathéter en cours de développement chez Siemens, introduit dans les vaisseaux sensibles afin d’y libérer des nanoparticules qui cibleraient les plaques vulnérables et que l’on pourrait observer par imagerie optique infrarouge ». Le traitement pourrait alors se résumer à une injection de nanoparticules qui diffuserait un agent thérapeutique visant spécifiquement les cellules des tissus athéroscléreux à risque.


Une mine d’informations

C’est dans sa dimension informatique que l’on mesure toute la complexité du « puzzle » biologique et toute l’étendue de la vision systémique. En effet, les technologies de l’information fusionnent les résultats de milliards de tests in vitro, de plus en plus automatisés, avec les données des patients et les exploitent pour générer des connaissances. Elles associent des techniques éprouvées – CT, IRM et TEP – entre elles (TEP-CT, IRM-TEP) et à de nouvelles technologies, telles que l’imagerie optique, afin d’affiner les informations. Et elles vont révolutionner le dépistage précoce des maladies en alliant biomarqueurs et avalanche de nanoparticules magnétiques, traceurs radioactifs et molécules fluorescentes.

Mais comment les établissements parviendront- ils à faire converger toutes ces informations de façon à assister le médecin dans sa prise de décision, et ce, sur le lieu de soin et de manière intuitive ? Dans ce domaine, le moteur de workflow Soarian, de Siemens, est probablement l’infrastructure la plus sophistiquée actuellement disponible. Des tâches administratives à la gestion clinique, il intègre des informations et les présente de manière logique.

« Il fournit au médecin des données cliniques diachroniques sur un patient, telles que ses antécédents médicaux, ainsi que des informations actuelles – signes vitaux, médicaments et résultats d’examens – sous la forme d’un dossier médical électronique accessible via Internet », précise Tom Miller, Directeur général de la Division Workflow & Solutions. « Par ailleurs, à l’aube de l’ère de la médecine personnalisée et prédictive, ces systèmes signaleront également toute prédisposition génétique ou tout autre détail susceptible d’alerter les médecins et de les aider à envisager des mesures préventives, mais aussi à établir un diagnostic précoce et à déterminer le meilleur traitement. »

La plate-forme Remind, brevetée par Siemens, gérera la plupart des fonctions de Soarian. Conçue pour rapprocher de manière dynamique les résultats d’imagerie, de laboratoire et génétiques d’un patient avec ceux de patients présentant les mêmes caractéristiques, elle vise à faciliter la prise de décision du médecin et à diagnostiquer précocement les maladies.

Les données issues de nombreuses sources convergeront ainsi dans les environnements Soarian-Remind de demain. Par exemple, dans le cadre du programme Health-e-Child, financé par l’Union européenne, les chercheurs de Siemens exploitent des puces à ADN existantes « afin de repérer les variations d’ADN associées aux cancers du cerveau chez les enfants », souligne Dan Fasulo du service Systèmes de données intégrés de Siemens Corporate Research (SCR), à Princeton, dans le NewJersey. « Les résultats permettront de développer une puce pouvant détecter les prédispositions génétiques à une multitude de maladies infantiles. » À mesure que les scientifiques apprendront à déceler ces mutations et développeront des stratégies de visualisation et de traitement des affections associées, les connaissances obtenues seront converties en algorithmes et intégrées à l’environnement d’aide à la prise de décision pour que tous les enfants en bénéficient.

« Health-e-Child a pour objectif de constituer une base de connaissances dédiée au dépistage précoce d’un ensemble de pathologies pédiatriques », conclut Paul Camuti,Président de SCR. « Il contribue à rassembler les différentes pièces d’un puzzle complexe afin d’identifier les mariages entre diagnostics et thérapies offrant les meilleurs résultats. Cela marque une transition fondamentale entre la méthode d’essais et d’erreurs d’autrefois et les futurs diagnostics basés sur les connaissances.»

_____________________

Auteur : Arthur F. Pease