BioIntelligence

Votre jumeau virtuel vous sauvera-t-il un jour la vie ?

Des modèles physiques aux répliques virtuelles d'organismes vivants grâce à la BioIntelligence

En Slovaquie, un jeune homme a quitté le fauteuil roulant dans lequel il était confiné. Neuf ans après avoir perdu un tiers de son crâne suite à une chute, il communique de nouveau. Des ingénieurs biomédicaux sont à l'origine de cette prouesse. Ils ont utilisé un modèle 3D imprimé de son crâne pour concevoir et fabriquer un implant sur mesure, qui a permis d'atténuer la pression exercée sur son cerveau. Au Texas, des sœurs siamoises sont en bonne santé et prêtes à mener une vie autonome après une opération chirurgicale de 30 heures que les chirurgiens avaient minutieusement préparée grâce à une réplique 3D exacte des cavités thoraciques et des organes partagés des deux fillettes. À Londres, une fillette de deux ans mange, rit et poursuit sa croissance après que des médecins ont utilisé une réplique 3D imprimée de son cœur et un patch pour combler un trou qui semblait trop grand pour être réparé.

Dans le monde entier, des équipes médicales utilisent la modélisation 3D pour représenter précisément l'anatomie de leurs patients. Cela leur permet de planifier et de perfectionner des opérations chirurgicales complexes et de concevoir des prothèses et implants sur mesure pour sauver des vies. Cette évolution remarquable améliore déjà considérablement la vie des patients gravement malades ou blessés.

Toutefois, ce n'est là que la partie émergée de l'iceberg. Au 21e siècle, les modèles virtuels constitueront la véritable révolution dans les domaines de la médecine et des soins médicaux et non les modèles physiques. Un jour, ces modèles virtuels permettront de simuler la physiologie et la physiopathologie réelles des êtres humains, y compris d'un patient en particulier, modifiant ainsi à jamais la façon dont nous recherchons, diagnostiquons et traitons les blessures et les maladies.

Bienvenue dans l'ère de la BioIntelligence.

La médecine s'inspire de l'aviation

La BioIntelligence met la modélisation, la simulation et la gestion du cycle de vie des produits au service des sciences de la vie

Bien que la perspective d'un jumeau virtuel semble encore lointaine, la concrétisation de ce rêve a déjà commencé grâce à la BioIntelligence. La BioIntelligence (parfois appelée « médecine in silico » ou « médecine informatique ») exploite les technologies informatiques pour modéliser, simuler, visualiser et tester des processus médicaux et biologiques dans un environnement virtuel (« in silico »).

La BioIntelligence permet de modéliser, de simuler et de visualiser avec précision les processus médicaux et biologiques dans un environnement virtuel (« in silico »).

Il est intéressant de constater que des industries de fabrication complexe comme l'aviation constituent une source d'inspiration en matière de BioIntelligence. En raison du coût et de la complexité liés à la construction d'un nouvel avion, l'industrie de l'aéronautique a adopté il y a fort longtemps une approche pluridisciplinaire et transorganisationnelle pour la conception et la fabrication d'avions.

Elle a également remplacé les prototypes et tests physiques par la modélisation et la simulation virtuelles pour mieux comprendre et prédire le comportement de systèmes complexes. Cette approche collaborative des technologies virtuelles a permis de stimuler l'innovation, de réduire considérablement les délais de production, de diminuer le gaspillage de matériaux, ainsi que d'identifier et de résoudre virtuellement et de manière rentable les problèmes de fabrication, d'assemblage et de maintenance, bien avant que le premier rivet ne soit posé.

Démonstration de la plate-forme 3DEXPERIENCE

Depuis quelque temps déjà, les fabricants de médicaments modélisent et sélectionnent des protéines et composés virtuels à partir de bases de données médicales. Pour autant, le développement et la production de médicaments restent profondément ancrés dans le monde réel et la collaboration entre les disciplines et les organisations demeure limitée.

Chaque jour, les fabricants de médicaments planchent en effet seuls dans leur coin sur la production de médicaments, qu'ils testent, sur des animaux puis sur des patients bien réels, au cours d'essais cliniques tout aussi réels. Le temps et l'argent investis sont sidérants. Actuellement, les fabricants de médicaments dépensent en moyenne 2,9 milliards de dollars sur 10 ans pour la mise sur le marché d'un nouveau médicament (voir l'étude menée par le Centre Tufts pour l'étude du développement de médicaments).

Si l'on ajoute à cela le dynamisme et la complexité immenses des organismes vivants, il devient clair qu'une approche collaborative de recherche et développement, ainsi que le recours à la modélisation et à la simulation virtuelles, peuvent offrir d'énormes avantages à l'industrie des sciences de la vie.

La collaboration scientifique interdisciplinaire et les partenariats entre les entreprises pharmaceutiques, les laboratoires de recherche, les prestataires de services de santé et les sociétés informatiques permettraient un partage d'expérience et de connaissances pour favoriser la réflexion et l'innovation.
L'utilisation collaborative des modèles et de la simulation informatiques permettrait en outre aux chercheurs de mieux comprendre les systèmes complexes et de connaître plus précisément les effets biologiques des différents médicaments et traitements. Les fabricants de médicaments pourraient ainsi optimiser les dosages en conditions réelles et écarter les traitements inefficaces avant que les médicaments ne soient produits.
En résumé, ces changements pourraient stimuler l'innovation et accroître l'efficacité et la sécurité comme ils l'ont fait dans d'autres secteurs. Ces approches pourraient également ouvrir la voie à une médecine véritablement personnalisée dans la mesure où les modèles et simulations créés de manière collaborative sont alimentés par des données concrètes concernant chaque patient.

La mise sur le marché d'un nouveau médicament requiert en moyenne un investissement de 2,9 milliards de dollars sur 10 ans

Centre Tufts pour l'étude du développement de médicaments

Testerons-nous bientôt des médicaments virtuels sur des patients virtuels lors d'essais cliniques virtuels ?

Les bases sont désormais posées

Le travail de virtualisation du corps humain est un long cheminement. Passer des molécules aux cellules, aux organes, aux systèmes organiques puis à l'ensemble du corps prendra du temps et requiert la modélisation et la simulation d'entités chimiques, biologiques et matérielles distinctes ainsi que de systèmes biologiques complexes. Cependant, ce travail est déjà bien amorcé.

Depuis 2009, le consortium BioIntelligence (un organisme public-privé) s'est engagé à développer la collaboration, la modélisation, la simulation numérique, ainsi que les systèmes de gestion du cycle de vie des produits (PLM) déjà déployés dans l'industrie et de les mettre au service des fabricants de médicaments et de dispositifs médicaux. Il espère appliquer ainsi les technologies et l'expertise en matière de BioIntelligence aux sciences de la vie. Mené par Dassault Systèmes, ce consortium regroupe des partenaires industriels (Bayer CropScience, Ipsen, Pierre Fabre, Sanofi et Servier), des PME spécialisées dans le domaine de la biologie (Sobios et Aureus Pharma), ainsi que des instituts de recherche publics (Génopole, INRIA, INSERM).

La solution Designed to Cure que Dassault Systèmes a développée à l'aide des applications BIOVIA BioPLM représente l'aboutissement de ce travail collaboratif. Cette solution est conçue pour relever les défis liés aux processus de découverte et de développement de médicaments et pour accroître leur efficacité. Grâce à un partenariat scientifique international, à la consolidation du contenu scientifique et à la recherche sémantique, ainsi qu'à la modélisation virtuelle et aux simulations prédictives, les chercheurs de l'industrie pharmaceutique et leur écosystème mondial utilisent désormais cette solution pour créer de nouveaux médicaments de manière plus rapide et efficace et fournir des solutions thérapeutiques plus performantes et mieux ciblées.

Le BioIntelligence Experience Day en différé

Accueil et présentation
Patrick Johnson
Vice-président Corporate Research R&D, Dassault Systèmes

Une initiative de R&D ambitieuse avec G5 Santé
Bertrand Parmentier
PDG des Laboratoires Pierre Fabre

Plate-forme 3DEXPERIENCE et BIOVIA
Max Carnecchia
PDG BIOVIA, Dassault Systèmes

Démo BioPLM
Nicolas Froloff
Directeur R&D pour BIOVIA BioPLM, secteur des Sciences de la vie, 3DS

Une perspective scientifique
Martin Karplus
Lauréat du prix Nobel de chimie

Une perspective européenne
Philippe De Backer
Parlement européen

La plate-forme 3DEXPERIENCE : Repenser l'innovation !
Bernard Charlès, PDG, Dassault Systèmes

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BioIntelligence

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Relever les défis de l'industrie pharmaceutique grâce à la collaboration

« La puissance du numérique peut aider à transformer fondamentalement les pratiques actuelles du secteur ». Pour en savoir plus sur le consortium BioIntelligence, lisez l'interview de Christophe Thurieau, vice-président sénior des affaires scientifiques et président d'Ipsen Innovation. Lire l'article

La R&D par la numérisation et la collaboration

La R&D par le biais de la numérisation et de la collaboration : une nouvelle vision pour l'industrie pharmaceutique

Enterprise Innovation, 31-08-2015

« Le cloisonnement de l'industrie pharmaceutique et la complexité extrême de ses activités de recherche et développement (R&D) en font un marché prometteur pour les entreprises spécialisées dans la gestion du cycle de vie des produits (PLM) ». Lire l'article

Combattre l'avalanche de données dans le secteur des Sciences de la vie

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R&D Magazine, 10/08/2015

« Le Big Data devient un problème majeur dans le domaine des sciences, car ces ensembles de données sont tellement volumineux et complexes que les applications classiques de traitement des données traditionnelles ne sont pas à la hauteur. C'est notamment le cas dans le secteur des Sciences de la vie, où l'absence d'outils permettant d'analyser et d'interpréter les données à mesure qu'elles se multiplient a abouti à une avalanche de données ». Lire l'article

Logo Gartner

Gartner : « Biovia de Dassault Systèmes s'apprête à conquérir le marché des solutions PLM dédiées aux Sciences de la vie »

« Dassault Systèmes dispose probablement du plus vaste portefeuille de solutions dédiées aux Sciences de la vie qui répondent aux besoins des fabricants de dispositifs médicaux et de produits pharmaceutiques en matière de R&D et de commercialisation. Biovia devrait transformer le paysage de la R&D pour l'industrie pharmaceutique, les entreprises de biotechnologie et les organismes de recherche universitaire. À terme, Biovia et ses clients produiront des modèles virtuels qui permettront de développer des médicaments, remèdes et thérapies sur mesure pour les animaux et les êtres humains ». Lire le rapport