Première cause de mortalité mondiale avec 19,8 millions de décès en 2022, les maladies cardiovasculaires résistent encore à toute prise en charge universelle. Et si l’IA en cardiologie permettait de prédire et d’éviter les risques cardiaques de chaque patient avant que les premiers signes apparaissent ? À l’Institut de cardiologie des Hospices Civils de Lyon, les chercheurs développent des jumeaux numériques. Découvrons comment cette technologie permettrait d’offrir aux patients une médecine du cœur ultra-personnalisée et prédictive.

Ce que l’IA en cardiologie change à la façon de soigner le cœur des patients

Depuis des décennies, les stratégies thérapeutiques en cardiologie sont élaborées à partir de larges cohortes de patients. On établit des tendances, puis on les applique à l’individu. Cette approche a transformé la prise en charge cardiaque, mais elle bute sur une limite structurelle : chaque patient présente une anatomie, une fonction cardiaque et une histoire clinique qui lui sont propres.

L’IA change cette équation. En traitant simultanément des données massives et individualisées (imagerie, électrocardiogramme, données biologiques…), elle extrait des informations que la perception clinique seule ne peut atteindre, ouvrant la voie à une médecine réellement ajustée à chaque patient. 

Le jumeau numérique du cœur : une copie virtuelle au service du soin réel

Un jumeau numérique du cœur est une réplique informatique et personnalisée de l’organe d’un patient, construite à partir de ses données d’imagerie (scanner cardiaque, IRM, échographie). À l’hôpital Louis Pradel des HCL, cette technologie existe déjà, avec un modèle 3D qui permet d’observer le cœur sous différents angles. Utile, mais figé, il ne reflète pas le fonctionnement réel de l’organe.

L’ambition est donc d’enrichir ce modèle des données cardiovasculaires du patient : contractilité du muscle, fonctionnement des valves, activité électrique, localisation des cicatrices… Cela donne un cœur numérique vivant et fonctionnel, fidèle au cœur réel du patient.

💡En bref : Créée en 2017 à Bordeaux comme spin-off de l’INRIA et de l’IHU Liryc, la start-up InHEART a développé le premier jumeau numérique cardiaque commercialisé en Europe et aux États-Unis. Lors de l’étude clinique pilote menée au CHU de Bordeaux, sa technologie a permis de diviser le temps d’intervention par plus de 2 (de 5 h à 2 h) et de réduire les récurrences d’arythmies post-opératoires de 38 %. À ce jour, plus de 5 000 patients ont été opérés grâce à elle dans plus de 100 centres dans le monde.

Simuler pour mieux soigner : le cœur numérique en action

Connaître l’anatomie d’un cœur, c’est utile. Comprendre comment il fonctionne chez ce patient précis, dans ce contexte précis, c’est ce qui change une intervention.

Tester une intervention de chirurgie cardiaque avant de l’effectuer

Le cœur numérique enrichi permettrait aux cardiologues de tester in silico (c’est-à-dire sur ordinateur) ce qu’ils envisagent de réaliser in vivo (sur le patient réel). Avant de poser un diagnostic ou de planifier un geste, plusieurs scénarios thérapeutiques pourraient être comparés sur le modèle numérique du patient.

Comment le cœur réagit-il à telle stimulation ? Quelle stratégie préserve le mieux la fonction cardiaque selon la morphologie propre de cet organe ? Ces questions, aujourd’hui tranchées en salle d’opération sur la base de l’expérience clinique et de données génériques, trouveraient une réponse simulée et personnalisée avant même le premier geste chirurgical, permettant :
→ une meilleure planification de l’intervention ;
→ une réduction des risques per-opératoires ;
→ l’amélioration du pronostic à long terme.

Réduire les traitements inutiles, mieux cibler les dispositifs implantables

La simulation sur cœur numérique vise aussi à éviter le recours à des traitements préventifs, parfois posés sans certitude de bénéfice réel pour le patient.

En permettant de prédire la réponse individuelle à un dispositif ou à un traitement, le jumeau numérique peut réorienter les décisions vers les patients à haut risque réel, éviter des actes dont l’utilité n’est pas établie pour ce profil précis et réduire les complications associées.

Chaque intervention évitée, c’est un risque en moins pour le patient et une ressource préservée pour le système de soins.

Vers une cardiologie prédictive, personnalisée et centrée sur le patient

Le jumeau numérique ouvre également la perspective d’une médecine capable d’agir avant que les complications surviennent. 

L’IA en cardiologie au service de l’anticipation et du pronostic

Certains algorithmes sont capables de détecter une fibrillation auriculaire silencieuse (trouble du rythme potentiellement fatal) avec une sensibilité de 87 à 88 %, grâce aux montres connectées. D’autres outils prédisent déjà la survenue d’un infarctus à partir d’images de coronarographie.

Le jumeau numérique s’inscrit dans cette même logique, mais pousse le raisonnement encore plus loin. Il ne s’agit plus de détecter un signal d’alerte, mais de simuler l’évolution d’une pathologie et d’anticiper ses conséquences, qu’il s’agisse de troubles du rythme graves, de pathologies valvulaires ou aortiques, de cardiopathies congénitales ou du risque d’AVC lors d’interventions.

💡 À retenir : En France, la fibrillation ventriculaire est responsable de 50 000 morts subites cardiaques, chaque année. Sans intervention dans les 3 minutes, le pronostic vital est engagé, ou des lésions cérébrales irréversibles peuvent subsister. C’est précisément ce type d’arythmie grave que le jumeau numérique du cœur ambitionne de mieux anticiper et traiter.

Quand la simulation devient outil de dialogue thérapeutique

Pouvoir visualiser sur le modèle 3D de son propre cœur ce que l’intervention envisagée va concrètement modifier transforme une décision médicale abstraite en information concrète et accessible.

Une meilleure compréhension du traitement proposé favorise l’adhésion au traitement, améliore le suivi et influe ainsi sur les résultats thérapeutiques.

Simulation sur cœur numérique : pour une plateforme de cardiologie numérique à portée mondiale

Pour la première fois, un projet de recherche fédère l’ensemble des forces de la cardiologie lyonnaise : rythmologie, cardiologie interventionnelle, chirurgie cardiaque adulte et congénitale, en synergie avec le pôle de radiologie des HCL.

Son ambition est de déployer une plateforme de cardiologie numérique au sein même des équipes cliniques, avec des ingénieurs biomédicaux intégrés à la pratique quotidienne. L’objectif, à terme, est de faire du CHU de Lyon l’un des premiers établissements au monde à proposer cette offre en routine.

Si des travaux de recherche internationaux confirment le potentiel clinique du jumeau numérique, cette technologie n’est pas encore entrée dans la pratique courante. C’est précisément ce cap que ce projet « simulation sur cœur numérique » entend franchir.

À l’horizon se dessine une médecine cardiaque où chaque décision thérapeutique serait calibrée sur le profil exact du patient et testée virtuellement avant d’être appliquée. Le cœur numérique ne remplacera pas le cardiologue, mais il lui donnera le temps et les outils pour soigner chaque patient dans l’exacte singularité de son cœur.

⏩Découvrez comment la Fondation HCL pourrait soutenir le développement de la simulation sur cœur numérique au CHU de Lyon, grâce à vos dons.

Cet article reflète les connaissances disponibles à sa date de rédaction. Compte tenu de l’évolution constante des connaissances scientifiques, certains éléments abordés pourraient ne plus être entièrement actuels ou complets au moment de votre consultation.

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Sources :

• Cardiovascular diseases – OMS

• Le jumeau numérique du cœur, une révolution pour les patients – INRIA

• Maurizi, N., Skalidis, I., Auberson, D., Mahendiran, T., Fournier, S., Abbe, E., & Muller, O. (2023). Les dispositifs intelligents et l’IA en cardiologie peuvent-ils améliorer la pratique clinique?. Revue médicale suisse, 19(828), 1041-1046.

• Coorey, G., Figtree, G. A., Fletcher, D. F., Snelson, V. J., Vernon, S. T., Winlaw, D., … & Redfern, J. (2022). The health digital twin to tackle cardiovascular disease—a review of an emerging interdisciplinary field. NPJ digital medicine, 5(1), 126.

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