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Détecter l'arthrose pré-symptomatique à l'IRM avec l'IA

LUNDI 05 OCTOBRE 2020 Soyez le premier à réagirSoyez le premier à réagir

Des chercheurs américains ont réussi à identifier des signes pré-symptomatiques de l’arthrose à l’aide de l’IA. Dans une étude parue dans la Revue PNAS, ils donnent des résultats en faveur de l’élaboration de médicaments expérimentaux susceptibles de traiter l’arthrose avant qu’elle n’apparaisse.

Des chercheurs de la faculté de médecine de University of Pittsburgh School of Medicine (UPMC) et du Carnegie Mellon University College of Engineering ont créé un algorithme de deep learning capable de détecter de faibles signes d'arthrose, non visibles par l'œil d'un radiologue qualifié sur une IRM réalisée des années avant l’apparition des symptômes. Ces résultats seront publiés cette semaine dans la Revue Proceedings of National Academy of Sciences of the USA (PNAS).

Une étude sur des milliers de patients pour évaluer la transformation articulaire pendant 7 ans

Avec cette approche prédictive, les patients pourraient un jour être traités avec des médicaments préventifs plutôt que de subir une chirurgie de remplacement articulaire. « Le problème, concernant l’arthrose, c'est que lorsque vous l’identifiez sur les radiographies, le mal est déjà fait, remarque le co-auteur de l'étude le Pr Kenneth Urish, professeur agrégé de chirurgie orthopédique à Pitt et Directeur médical associé du centre des os et des articulations de l'UPMC Magee-Womens Hôpital. Il est beaucoup plus facile d'empêcher le cartilage de se désagréger que d'essayer de le faire repousser. »

À l'heure actuelle, le traitement principal de l'arthrose est le remplacement articulaire, la prothèse de genou étant la chirurgie la plus courante aux États-Unis pour les personnes de plus de 45 ans. Pour cette étude, les chercheurs ont examiné les IRM du genou de la Osteoarthritis Initiative, une étude sur des milliers de personnes pendant sept ans pour voir comment l'arthrose du genou se développe. Ils se sont concentrés sur un sous-ensemble de patients qui présentaient peu de signes de lésions cartilagineuses au début de l'étude.

Des signes pré-symptomatiques invisibles pour un radiologue averti

Rétrospectivement, les chercheurs ont identifié les participants ayant développé de l'arthrose et ceux qui ne l'ont pas fait, et l'ordinateur peut utiliser ces informations pour apprendre des signes caractéristiques d’une future manifestation de l’arthrose, mais invisibles pour l’homme, sur les IRM de personnes pré-symptomatiques. « Lorsque les médecins regardent ces images du cartilage, il n’y a pas de motif détectable à l’œil nu, mais cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas de signe. Cela signifie simplement que vous ne pouvez pas le voir à l'aide d'outils conventionnels », poursuit l'auteure principale, le Pr Shinjini Kundu, qui a terminé ce projet dans le cadre de sa formation universitaire au Pitt Medical Scientist Training Program et au Carnegie Mellon Department of Biomedical Ingénierie.

Tester des médicaments expérimentaux pouvant arrêter l’arthrose avant son apparition

Pour valider cette approche, le Pr Kundu, qui est maintenant médecin résident et chercheur au département de radiologie Johns Hopkins, a entrainé le modèle sur un sous-ensemble de données d'IRM du genou et l'a ensuite testé des dizaines de fois sur des patients qu'il n'avait jamais étudiés auparavant afin de tester l'algorithme sur toutes les données. Globalement, l'algorithme a prédit l'arthrose avec une précision de 78% à partir des IRM réalisées trois ans avant l'apparition des symptômes.

À l'heure actuelle, il n'existe aucun médicament qui empêche l'arthrose pré-symptomatique de se transformer en une véritable détérioration des articulations, bien qu'il existe quelques médicaments très efficaces qui peuvent empêcher les patients de développer des pathologies équivalentes comme la polyarthrite rhumatoïde. « Au lieu de recruter 10 000 personnes et de les suivre pendant 10 ans, nous pouvons simplement inscrire 50 personnes dont nous savons qu'elles vont souffrir d'arthrose dans deux ou cinq ans, conclut le Pr Urish. Ensuite, nous pouvons leur donner le médicament expérimental et voir s'il empêche la maladie de se développer. »

Bruno Benque avec UPMC


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