Josep de la Puente, le sismologue chasseur de cancers

May 24, 2023

S'il y a une personne qui peut vous faire ressentir le lien profond entre le corps humain et la Terre, c'est bien Josep de la Puente. Mais il n'est pas un expert dans la pratique du grounding, une thérapie qui consiste à marcher pieds nus pour vous ramener à votre état naturel. Loin de là. De la Puente (Barcelone, 1979) dit que les ondes sismiques traversant la planète et les ondes ultrasonores traversant le corps humain suivent les mêmes principes physiques. Cela permet d'expliquer comment ce physicien, expert en sismologie computationnelle, a fini par diagnostiquer un cancer du sein grâce à une nouvelle technique basée sur les ultrasons, inoffensive pour les femmes.

Tout a commencé par une conversation qu'il a eue une fois avec deux amis sous un arbre lors d'un voyage aux Pays-Bas. C'est à ce moment-là, dans l'échange d'idées entre collègues (Josep, Lluís et Óscar), qu'est née la possibilité de développer la technologie qu'ils utilisent maintenant. Ses amis sont également des physiciens - Óscar Calderón et Lluís Guasch - qui étaient à l'époque à l'Imperial College de Londres. Cette conversation fructueuse a conduit à un projet que De la Puente coordonne actuellement, QUSTom (Quantitative Ultrasound Stochastic Tomography), au Barcelona Supercomputing Center (BSC). L'objectif de ce programme européen est d'introduire une nouvelle modalité d'imagerie médicale, basée pour la première fois sur les ultrasons et le calcul intensif, qui viendra compléter voire remplacer les techniques actuelles utilisant les rayons X, comme la mammographie. Cette technologie sera totalement sécuritaire pour les patients, car elle n'utilise aucun type de rayonnement, offrira une qualité d'image supérieure et un meilleur suivi des tumeurs, entre autres avantages.

Le groupe de travail réunit des physiciens, des ingénieurs et des informaticiens, qui collaborent avec des oncologues et des hôpitaux. Fait intéressant, ils utilisent les mêmes techniques que celles appliquées auparavant pour détecter et étudier les tremblements de terre à l'aide de l'intelligence artificielle.

Plus précisément, ils étudient comment obtenir des images médicales de haute qualité à partir de données échographiques. "Au lieu de nous fier à des images en temps réel, comme celles produites par les échographes utilisés en gynécologie", explique De la Puente, "nous nous efforçons d'obtenir la meilleure qualité d'image possible pour un meilleur diagnostic que l'actuel. Dans ce cas , il nous faut quelques heures pour obtenir l'image, ce qui ne représente pas une différence significative en termes de temps de diagnostic."

Le processus que nous utilisons produit des images potentiellement meilleures que celles d'une mammographie, et comme il s'agit d'une échographie, le test est sûr pour les patientes et très confortable.

La procédure consiste à pouvoir simuler ces ondes ultrasonores de taille submillimétrique lorsqu'elles traversent le corps humain. "Nous répétons ce processus des milliers de fois afin d'obtenir des images de résolution toujours plus élevée. C'est pourquoi nous utilisons le supercalculateur MareNostrum4 comme plate-forme de calcul", poursuit-il. "Le procédé que nous utilisons produit des images potentiellement meilleures que celles d'une mammographie, en plus du fait que l'échographie est inoffensive pour la patiente et aussi très confortable."

La trajectoire professionnelle de Josep de la Puente démontre l'importance de croire en la multidisciplinarité et le travail d'équipe, ainsi que la valeur d'avoir une façon de penser et une intelligence capables de comprendre les relations entre des disciplines très différentes.

La technologie développée par De la Puente pourrait un jour aider à diagnostiquer d'autres types de cancers et de maladies. Il explique comment cela fonctionne. "Essentiellement, nous créons un jumeau numérique du tissu mammaire et de l'appareil de mesure à ultrasons. Ce jumeau numérique simule toutes les émissions d'ultrasons qui sont produites dans l'appareil physique utilisé par le radiologue." Et cela leur permet d'obtenir, comme le dit le scientifique, "plus qu'une simple image : c'est une carte détaillée en trois dimensions des propriétés des tissus dans chaque pixel. Partout où nous regardons, nous pouvons obtenir des valeurs quantitatives de la rigidité, de la densité ou atténuation du tissu." En analysant ces propriétés et la morphologie ou la forme de l'image, les tissus sains peuvent être distingués des tissus cancéreux avec un haut degré de fiabilité.

Nous construisons un jumeau numérique du tissu mammaire, et ce jumeau simule toutes les émissions d'ultrasons produites dans l'appareil physique utilisé par le radiologue.

"Nous développons actuellement la technologie pour le cancer du sein, mais ce ne serait pas très différent de le faire pour d'autres parties du corps", explique De la Puente. "Comme les images sont génériques, elles ont le potentiel d'être utilisées pour détecter d'autres maladies qui font actuellement l'objet d'imagerie médicale, comme les maladies osseuses ou d'autres types de cancer. Le temps nous dira dans quelles applications elles ont le plus de potentiel."

Josep de la Puente va recevoir un appareil unique au monde pour tester cette technique inoffensive de détection du cancer du sein. Quelle est la particularité de ce nouvel appareil ? "Il émet des ultrasons à l'intérieur d'une surface hémisphérique, comme un ballon de basket coupé en deux. Lorsqu'un objet est placé à l'intérieur, des ondes ultrasonores sont émises à partir d'environ 2 000 points le long de la surface. Ces mêmes points agissent également comme des microphones, générant des millions d'ondes acoustiques. signaux qui traversent le tissu mammaire, dans ce cas, de toutes les directions possibles. Cette façon de regarder le tissu, avec des informations omnidirectionnelles, est unique à cet appareil, qui a été conçu et construit par l'Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne.

Mais pour que toutes ces innovations deviennent réalité, il faut un grand nombre de personnes dotées d'un large éventail de compétences, explique De la Puente. "A cet effet, nous avons plusieurs projets en cours : le projet QUSTom, que je coordonne au BSC et qui est financé par le Conseil européen de l'innovation, mais au CHU Vall d'Hebron, qui a la capacité de valider la technologie sur des volontaires ; ARCTUR, qui nous aide à réduire les temps de calcul ; Imperial College London, qui propose des algorithmes innovants pour le contrôle qualité ; et, enfin, Frontwave Imaging, une spin-off de BSC et Imperial College, qui vise à certifier cliniquement la technologie et apporter le mettre sur le marché dans un proche avenir."

Il y a des aspects plus sombres de cette maladie qui devraient être rendus plus visibles, et l'un d'eux est le problème des seins denses.

Bien que le cancer du sein ait bénéficié de nombreuses campagnes de sensibilisation, il y a des aspects plus sombres de cette maladie qu'il faudrait rendre plus visibles, souligne l'expert. "L'un d'eux est le problème des seins denses. Environ la moitié des femmes espagnoles ont des seins que les radiologues classent comme denses. La conséquence d'avoir des seins denses est qu'il est plus difficile de détecter un cancer naissant dans les mammographies. De plus, et sans rapport avec cela, les seins denses sont plus susceptibles d'avoir un cancer."

De nouveaux métiers ou domaines de recherche liés à cette spécialité se profilent déjà à l'horizon. "Nous avons surtout besoin de professionnels avec une vision large", souligne De la Puente. "Des personnes qui peuvent facilement relier leur spécialité à d'autres domaines d'études. La science devient un domaine de plus en plus collectif, où les résultats sont le fruit d'une collaboration. Les futurs physiciens, mathématiciens, informaticiens et médecins devront pouvoir communiquer leurs idées et recevoir les idées des autres de manière transversale et positive."

Nous avons besoin de professionnels avec une vision large. Les futurs physiciens, mathématiciens, informaticiens et médecins devront pouvoir communiquer leurs idées et recevoir les idées des autres de manière transversale et positive.

De nouvelles spécialités émergeront-elles de ces découvertes ? "Il devrait y avoir une formation dans ce que nous pourrions appeler l'imagologie ou l'ingénierie de l'image ; nous avons besoin de spécialistes des algorithmes de reconstruction d'images pour toutes sortes d'applications", explique De la Puente. « C'est quelque chose qui n'existe pas actuellement et qui, je pense, pourrait avoir un impact sur les applications de l'imagerie médicale, mais aussi pour analyser, par exemple, la présence de fissures dans le béton ou l'intégrité d'une structure complexe comme un véhicule. un domaine d'études très prometteur avec un créneau de marché important, mais nous manquons de professionnels bien formés qui peuvent y accéder. »

Cette experte insiste également sur la nécessité d'impliquer davantage de femmes dans ces domaines : "Une chose qui me semble très nécessaire est d'impliquer davantage de femmes dans la science et la technologie. Il y en a de plus en plus, mais nous devons nous assurer que le genre est n'est plus un problème dans ce domaine », dit-il.

Enfin, nous avons interrogé ce chercheur sur son grand rêve, fruit d'un travail acharné et de l'enthousiasme qu'il dégage pour son travail : « J'espère que les technologies sur lesquelles je travaille, tant en sismologie qu'en imagerie médicale, auront une réel impact social. J'espère voir cela très bientôt. J'espère aussi que je continuerai à trouver des défis et que l'équipe avec qui je travaille appréciera ce qu'elle fait et sera fière de ce qu'elle apporte. Cela semble très simple, mais vous ne pouvez pas jouer à ce jeu sans une bonne équipe."

@susanapdp