Santé et systèmes complexes - La modélisation limitera le nombre d'expériences sur des organismes vivants

Un laboratoire de recherche médicale. À l’avenir, les mathématiques ne feront pas que remplacer des expériences, parfois elles simuleront des phénomènes qu’on ne peut «éthiquement» susciter chez l’humain.
Photo: Agence Reuters Leonhard Foeger Un laboratoire de recherche médicale. À l’avenir, les mathématiques ne feront pas que remplacer des expériences, parfois elles simuleront des phénomènes qu’on ne peut «éthiquement» susciter chez l’humain.

Un réseau complexe, la santé? Plus que vous ne le croyez. Et quand on parle de «santé et de systèmes complexes», comme cela fut à Lyon, même les mathématiques sont, ou très bientôt seront, mises à contribution. De l'art de rendre opératoires en santé les modèles mathématiques...

Lyon — Les mathématiques finiront-elles par réduire le nombre des coûteuses expériences avec les médicaments, voire les remplacer?

Pas à court terme, mais à moyen terme c'est très possible, estiment des scientifiques réunis pour le colloque Santé et systèmes complexes dans le cadre des Entretiens Jacques-Cartier. Déjà, les mathématiciens ont échafaudé des modèles complexes de l'évolution de la météo à partir des données satellitaires. Ce sont des modèles mathématiques qui annoncent le déplacement de telles masses d'air et les effets de leur contact avec d'autres, par exemple. Or les mêmes mathématiques peuvent être appliquées à l'infiniment petit.


Percées chiffrées

Une des organisatrices du colloque, Fahima Nekka, professeure à la faculté de pharmacie de l'Université de Montréal, soutient que «l'idée, c'est vraiment d'opérer cette con-nexion entre la biologie et les maths pour rendre notre vision beaucoup plus quantitative». C'est là une tendance durable, soutient-elle. «La pharmacologie devient de plus en plus quantitative. Avant, elle était beaucoup plus empirique. Maintenant, on n'hésite pas à faire appel aux mathématiques pour mieux comprendre les mécanismes, pour réduire les expériences humaines.»

Nulle surprise de voir que les entreprises pharmaceutiques s'y intéressent. D'ail-leurs, une chercheuse du

Pfizer Research Technology Center, de Boston, Carolyn Cho, a participé au colloque tenu à l'Institut de physique nucléaire de Lyon. Sa présentation s'intitulait «Les modèles mathématiques pour le traitement du diabète».

Lorsque Le Devoir a rencontré Fahima Nekka, en marge du colloque, cette dernière n'avait que des louanges à formuler à l'intention d'une de ses étudiantes, Frédérique Fenneteau, qui venait de présenter ses résultats de recherche. «Systèmes complexes», avez-vous dit? Le titre de la présentation de Mme Fenneteau l'illustre bien: «Modèle physiologique de l'impact de l'inhibition du métabolisme intestinal et hépatique sur la pharmacocinétique humaine des substrats du Cyp3A». Mme Nekka résume les choses ainsi: «Elle utilisait vraiment des modèles mathématiques pour faire de la prédiction des effets des médicaments. Avec son background, elle a rajouté "physiologique", "pharmacocinétique", et elle a réussi à faire des choses vraiment impressionnantes.»


Modélisation possible

Grâce au développement de la modélisation, on pourra ainsi plus efficacement prédire les «interactions médicamenteuses», explique Mme Nekka. Ici aussi, ce n'est pas demain matin que la modélisation remplacera totalement les expériences chez l'humain. À court terme, elle permet par exemple «d'extrapoler directement à partir des expériences in vitro».

De plus, les mathématiques ne feront pas que remplacer des expériences, parfois elles simuleront des phénomènes qu'on ne peut «éthiquement» susciter chez l'humain. «Il y a des produits toxiques, par exemple, impossibles à administrer à des êtres humains dans le cadre d'une expérience, alors qu'il serait important de pouvoir savoir les effets qu'ils auraient. D'où l'utilité de la simulation mathématique.»

Samuel Bernard, chercheur québécois au département de mathématiques du CNRS, à l'Université Claude-Bernard Lyon-1, relève qu'il y a une théorie des «trois R» qui permet de bien résumer l'utilisation des mathématiques dans la biologie et la pharmacologie. «Trois R» pour «réduction», «raffinement» et «remplacement». Il s'agit en somme de «réduire le nombre d'expériences qui doivent être faites pour obtenir un résultat». Ensuite, on peut, grâce aux mathématiques, «raffiner» les résultats: «Avant l'expérience, on se servira des modèles mathématiques pour mieux savoir comment on doit effectuer l'expérience, afin d'être plus certain d'obtenir les réponses qu'on cherche. On se trouve à être plus précis.» Enfin, il y a le «remplacement»: «Ultérieurement — on est loin de là — c'est carrément de faire des expériences in silico, par ordinateur. De pouvoir se passer d'un système vivant.»


« Réussite » pour le mathématicien québécois

Ajoutons un autre «R» pour le mathématicien québécois, «réussite». En avril 2009 est paru dans la prestigieuse revue Science un article auquel il a collaboré et qui représente une percée dans la compréhension de la biologie du coeur: «Evidence for cardiomyocyte renewal in humans», Science, vol. 324, n° 5923, 3 avril 2009, p. 98-102.

Avec des chercheurs de l'Institut Karolinska à Stockholm, il a montré — grâce à une technique de datation au carbone — que, contrairement à ce qu'on pensait, les cellules du coeur se régénèrent. «Bref, le coeur se régénère. Lentement, mais il se régénère. Il y a un an, on ne savait pas que ces cellules étaient capables de se rediviser.»

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