IA : Un nouvel algorithme français s’inspirant de GPT améliore la surveillance des traumatismes

04 MAI 2023 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE) | SANTÉ PUBLIQUE

Des scientifiques ont développé un algorithme pour mieux comprendre les traumatismes qui représentent un tiers des passages aux urgences. © Unsplash

En France, un tiers des passages aux urgences sont dus à des traumatismes. Afin de mieux comprendre leurs mécanismes et améliorer leur prise en charge, des chercheuses et chercheurs de l’Inserm et de l’université de Bordeaux au centre de recherche Bordeaux Population Health, avec des équipes du CHU de Bordeaux, ont mis au point un algorithme capable de classer les visites aux urgences pour cause de traumatisme grâce à l’analyse des comptes rendus cliniques par le bais d’une intelligence artificielle (GPT). Les performances de ce  projet baptisé TARPON[1], qui atteignent 97% d’exactitude, ont fait l’objet d’une publication dans la revue Journal of Medical Internet Research Artificial Intelligence. Les résultats permettent d’imaginer la mise en place prochaine d’un observatoire national du traumatisme.

Les traumatismes représentent 9% de la mortalité en France et concernent des populations souvent jeunes. Plus du tiers des 21 millions de passages aux urgences annuels, le sont pour des traumatismes. Il s’agit donc d’un problème majeur de santé publique qui représente un poids sanitaire, sociétal et économique important, face auquel les scientifiques œuvrent pour apporter des solutions.

L’idée du projet TARPON mené par des chercheurs de l’Inserm et de l’université de Bordeaux avec le CHU de Bordeaux est partie du constat que pour chaque visite aux urgences, les soignants rédigent un compte-rendu. Ces derniers représentent une mine d’informations : exposé des symptômes, état des patients, ainsi que de nombreux détails sur les circonstances de survenue du traumatisme.

Or, ces données restent aujourd’hui inexploitées, et l’on dispose de peu de statistiques sur les victimes d’accidents de la vie courante, de violences ou encore de tentatives de suicide. Dans le domaine des accidents de la route, un observatoire existe mais il n’est complet que pour la mortalité et la plupart des accidents liés aux déplacements en vélo, à pied ou à trottinette n’y figurent pas. Une analyse des informations anonymisées issues des comptes rendus des urgences permettrait de constituer le socle d’un système de surveillance des traumatismes quasi exhaustif.

Ces comptes rendus sont des textes non structurés rédigés avec un mélange de termes courants mais aussi médicaux, techniques, et des abréviations. Afin d’en extraire les informations intéressantes, sans avoir à tous les lire, les équipes de recherche ont développé une technique de traitement automatique du langage basée sur des réseaux de neurones artificiels.
Les chercheurs ont adapté le modèle d’intelligence artificielle GPT et l’ont entraîné avec un échantillon de plus de 500 000 comptes rendus provenant des urgences adultes du CHU de Bordeaux[2]. Ils ont ainsi abouti à un outil de traitement du langage clinique francophone, dans le respect des règles RGPD.

Avec le soutien du Health Data Hub, de Bpifrance, de la région Nouvelle Aquitaine, de l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) et de la Délégation à la Sécurité Routière, les chercheurs ont pu financer l’achat d’un puissant serveur, dédié à l’intelligence artificielle et installé au sein même de l’hôpital. Ce dernier a permis d’implémenter l’algorithme développé par les scientifiques, pour classer automatiquement les traumatismes selon leurs types, et cela avec une précision surprenante.

En effet, la méthode développée par les chercheurs permet de classer correctement 97% des comptes rendus (contre 86% avec les anciennes méthodes), comme le détaillent les chercheurs dans leur article scientifique. Grâce à cette première étape, l’étude des données pourra débuter sur la plateforme technologique du Health Data Hub d’ici l’été.

Ces résultats ouvrent la voie à la mise en place d’un système national de surveillance des traumatismes mais aussi à des analyses épidémiologiques portant par exemple sur l’impact des consommations de médicaments sur le risque d’accident. Des travaux qui devraient donc apporter un éclairage nouveau sur des enjeux de santé publique importants. Dans l’immédiat, le projet TARPON sera étendu à une quinzaine de services d’urgences répartis sur tout le territoire français.

 

[1] TARPON : Traitement Automatique des Résumés de Passages aux urgences pour un Observatoire National

[2] Cette recherche répond aux obligations du Règlement Général sur la Protection des Données (RGPD).

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Des capteurs chimiques miniaturisés pour surveiller le fonctionnement du cerveau

22 JAN 2019 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE) | NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE | TECHNOLOGIE POUR LA SANTE


©Stéphane Marinesco / Inserm, Photographie d’un capteur chimique implantable (en bas et en noir) constitué d’une fibre de carbone platinée et recouverte d’une enzyme de reconnaissance, placé à côté d’un cheveu humain (en haut et en marron).

Une équipe de chercheurs Inserm et CNRS a réussi à développer des capteurs chimiques de nouvelle génération pour surveiller le métabolisme du cerveau, notamment lors d’accidents vasculaires cérébraux, de traumas ou de crises épileptiques. D’une taille inférieure à 15 µm, ces outils permettent de suivre ce qui se passe dans le cerveau en minimisant les lésions du tissu nerveux afin d’obtenir des données beaucoup plus fiables et représentatives des échanges neurochimiques. Ces travaux ont été publiés dans la revue ACS Central Science.

L’analyse du liquide interstitiel du cerveau peut révéler des informations chimiques importantes sur l’état du cerveau. En clinique ou chez les animaux de laboratoire, détecter, au fil du temps, les concentrations de métabolites caractéristiques de l’énergie cérébrale (comme le glucose) peut aider à déceler l’apparition de lésions cérébrales afin de permettre aux médecins d’agir avant qu’il ne soit trop tard. De plus, l’activation des réseaux neuronaux qui entraîne une libération de neurotransmetteurs peut aussi être détectée dans le fluide interstitiel. Cependant, jusqu’à présent la taille des sondes et les lésions locales dues à leur implantation étaient des paramètres qui perturbaient la qualité des mesures. La rupture des petits vaisseaux cérébraux pendant l’implantation de la sonde représente notamment un déclencheur majeur de l’inflammation. Dès l’heure qui suit l’implantation, la composition chimique locale des tissus cérébraux peut être affectée.

La première innovation présentée par les chercheurs dans ce travail a consisté à développer des capteurs miniatures.

Invisibles à l’œil nu, ils ont un diamètre inférieur à 15 microns (contre 50 à 250 microns actuellement), soit inférieur à celui d’un cheveu. L’énorme avantage d’être arrivé à miniaturiser autant les capteurs est que leur implantation ne déclenche plus de lésion au niveau des tissus nerveux. « Leur taille est inférieure à la distance moyenne entre 2 capillaires du cerveau, donc ces derniers ne sont pas endommagés par le dispositif » explique Stéphane Marinesco, chercheur Inserm en charge de l’étude.
La seconde innovation a été de recouvrir les fibres de carbone par du platine puis par une couche très fine d’enzyme.

Jusqu’alors l’analyse électrochimique à l’aide de microélectrodes en fibre de carbone se limitait à un nombre très restreint de molécules dites « oxydables ». Les recouvrir de platine les rend compétentes pour y accrocher des enzymes et détecter un nombre potentiellement illimité de molécules. Pour Stéphane Marinesco, « si le dépôt de platine est une technique couramment utilisée dans le domaine de la microélectronique, elle est généralement réalisée avec des substrats plats en silicium. Nos résultats montrent que, malgré leur géométrie cylindrique inhabituelle, les fibres de carbone peuvent être recouvertes avec succès par une couche de platine. La sensibilité obtenue est similaire ou meilleure que celle des fils en platine massif plus épais qui sont disponibles sur le marché. »
Quand ces capteurs ont été implantés dans les cerveaux de rats lors de tests en laboratoire, aucune blessure au niveau des tissus ou des vaisseaux sanguins cérébraux n’a été détectée.

De plus, ces microélectrodes ont fourni des évaluations des taux de glucose, lactate et des concentrations d’oxygène plus fiables et plus précises en comparaison des capteurs conventionnels (ici un capteur est nécessaire pour chaque paramètre en implantant un « peigne » avec plusieurs microélectrodes). De nombreux tests ont été réalisés sur ces nouvelles microélectrodes notamment sur leur stabilité dans le temps puisqu’elles ont également été testées après 6 mois de stockage (température ambiante dans l’obscurité).
Stéphane Marinesco précise que : « Ce dispositif peu envahissant représente une avancée majeure dans notre capacité d’analyser le liquide interstitiel cérébral, ouvrant la voie à la mesure de nouveaux paramètres physiologiques et à de multiples applications. Ce nouvel outil pourrait être utilisé pour tester l’effet de certains médicaments sur le cerveau. Enfin, à plus long terme, le monitoring du cerveau humain pourrait fournir de précieuses informations aux médecins pour mieux comprendre comment un patient atteint de lésions cérébrales récupère après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral. Ce dispositif pourrait également les aider à prendre les meilleures décisions thérapeutiques en fonction de l’évolution du patient ».

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système Rhésus

Cet article est extrait de l'ouvrage « Larousse Médical ».
Système de groupes sanguins composé de différents antigènes.

Le système Rhésus est, avec le système ABO, un des principaux systèmes de groupes sanguins. Il doit son nom à un singe d'Asie du Sud-Est, Macacus rhesus, qui servit d'animal d'expérience à la fin des années 1930 dans les recherches sur le sang.
Les antigènes appartenant au système Rhésus, parfois appelés à tort « facteurs Rhésus », sont nombreux, mais, dans la pratique, 5 seulement sont réellement importants (susceptibles d'entraîner la formation d'anticorps lorsqu'ils sont transfusés à un sujet ne possédant pas l'antigène en cause) : les antigènes D, C, c, E et e.
Les sujets qui possèdent l'antigène D sont dits Rhésus positif, ceux qui ne le possèdent pas sont dits Rhésus négatif. Certaines personnes présentent une forme affaiblie de l'antigène D, dite D faible. Les globules rouges sont en outre porteurs des antigènes C, E, c et e, différemment associés selon des lois déterminées : tout globule rouge ne portant pas l'antigène C est nécessairement porteur de l'antigène c et réciproquement. Il en va de même pour les antigènes E et e. En revanche, il n'existe pas d'antigène d : un individu non porteur du D ne porte donc rien à la place.

FORMATION D'ANTICORPS
Dans certaines circonstances, le corps humain fabrique des anticorps dirigés contre les antigènes du système Rhésus.
Au cours d'une transfusion, les anticorps apparaissent dans deux cas. Soit lors d'une transfusion de sang d'un sujet Rhésus positif à un sujet Rhésus négatif, par exemple dans une situation d'urgence ou de pénurie : dans ce cas, l'anticorps en cause est le plus souvent dirigé contre l'antigène D. Soit, et c'est le cas le plus courant, à la suite d'une transfusion de sang imparfaitement compatible avec les autres antigènes du système Rhésus. Les anticorps sont alors dirigés contre les autres antigènes : E, c, e ou C. La formation d'anticorps n'entraîne aucun symptôme particulier, mais une seconde transfusion d'un sang de même type peut provoquer chez le patient un accident transfusionnel de gravité variable (fièvre, frissons, état de choc, ictère, etc.).

Au cours d'une grossesse, le fœtus peut porter des antigènes du système Rhésus différents de ceux de sa mère. Il arrive alors, dans certaines circonstances (traumatisme, hémorragie, etc.), que celle-ci produise des anticorps (anticorps anti-Rhésus) dirigés contre les antigènes (antigènes Rhésus) de l'enfant qu'elle porte et qui détruisent les globules rouges de ce dernier. Ce phénomène est à l'origine de la maladie hémolytique du nouveau-né, qui n'atteint pas le premier enfant (cette immunisation ne survenant qu'en fin de grossesse) mais peut affecter les enfants à venir s'ils sont porteurs des mêmes antigènes. Cette affection est prévenue en injectant à une mère Rhésus négatif, après la naissance d'un enfant Rhésus positif, des gammaglobulines anti-Rhésus.
Voir : incompatibilité Rhésus, incompatibilité transfusionnelle.

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VIDEO. Ils ont activé les neurones de la soif chez des souris

Par Sylvie Riou-Milliot le 29.01.2015 à 09h35, mis à jour le 29.01.2015 à 09h35

Lecture 3 min.

Cette technique de génie génétique modifie certains neurones par la lumière. Dans une expérience étonnante (en vidéo), un laser déclenche la sensation de soif chez une souris parfaitement hydratée.

Chez la souris, des neurones spécifiques régulant la sensation de soif qui viennent d'être découverts peuvent être stimulés pour faire croire aux rongeurs qu'ils sont assoiffés.

©YUKI OKA/MICHELLE WILLIAMSON/CHARLES ZUKER

OPTOGÉNÉTIQUE. Chez la souris, des neurones spécifiques régulant la sensation de soif viennent d’être découverts. Sensibilisés à la lumière, il est possible, via un laser, de les "allumer" et de déclencher la consommation d’eau, et ce même si l’animal est parfaitement hydraté ! La vidéo des travaux de l’Howard Hugues Medical Institute (Maryland) est à ce titre pour le moins impressionnante. On y voit en effet le rongeur se ruer vers le robinet dès que certains de ses neurones sont activés par la lumière !


©Yuki Oka/Michelle Williamson/Charles Zuker/Nature
Les chercheurs à l’origine de ce travail publié dans la revue Nature du 26 janvier 2015 ont utilisé une technique prometteuse : l’optogénétique. Elle allie stimulation lumineuse et génie génétique pour prendre le contrôle de cellules par la lumière. Initialement conçue pour étudier le cerveau, elle est désormais utilisée dans d'autres organes (cœur, pancréas, œil…). En France, un essai de l’Inserm mené chez l’animal a montré en 2013 que l’utilisation de l’optogénétique avait permis de rétablir un comportement normal chez des rongeurs présentant des comportement répétitifs pathologiques, proches des troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Elue méthode de l’année en 2010, elle servira sans doute demain à soigner (voir à ce sujet le magazine Sciences et Avenir n°802 de décembre 2013, p. 68).
Injecter un virus dans les neurones
Les scientifiques savaient déjà qu’une zone cérébrale particulière, l'organe subfornical (OSF), proche de l’hypothalamus, intervenait dans la régulation de la soif. Dans un premier temps, sous la direction de Yuki Oka qui a dirigé les travaux, ils ont injecté un virus dans les neurones de cette zone afin de les rendre sensibles à la lumière. Ils ont alors réussi à identifier deux populations distinctes, jusqu’alors inconnues, de cellules réagissant différemment à la stimulation lumineuse par laser. L’une en provoquant immédiatement une sensation de soif, même chez des animaux parfaitement hydratés, l’autre au contraire provoquant instantanément l’arrêt de l’hydratation chez des  animaux qui étaient eux par contre déshydratés.

Contrôler la douleur par la lumière ?
La réaction a été tellement rapide et impérieuse que certains rongeurs ont absorbé  jusqu’à près de 10% de leur poids corporel, soit l’équivalent chez un adulte de 80 kilos de 1,5 litre d’eau en 15 minutes ! "C’est une étude très élégante qui grâce à l’optogénétique a identifié des populations cellulaires différentes agissant clairement dans des sens opposés dans la régulation de la soif", a commenté Joseph Verbal, chercheur de l'université de Georgetown (Etats-Unis) et qui n'a pas participé à l'étude. De plus, les expériences du Howard Hugues Medical Institute ont montré que ces neurones induisent sélectivement le choix de l’eau, les souris n’étant pas attirées par d’autres liquides. Reste encore à décrypter les mécanismes précis de communication entre les deux groupes de neurones. Et à confirmer que ces zones sont les mêmes chez tous les mammifères. D’autre part, ce travail pourrait, à plus long terme, permettre de mieux comprendre chez l’homme, les mécanismes à l’origine des troubles de la soif.

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