1 – 30 novembre 2019 » Mathématiques appliquées à la physiologie – Améliorer la santé grâce aux mathématiques

Organisateurs: Jacques Bélair (Montréal), Fahima Nekka (Montréal), John Milton (Claremont)

Ces activités présenteront comment l’analyse mathématique de maladies peut conduire au développement et au déploiement de nouvelles interventions thérapeutiques. L’emphase sera mise sur la mesure dans laquelle les réalisations récentes et les nouvelles directions de recherche peuvent être mises à profit pour améliorer les soins. Des mathématiciens, des statisticiens, des cliniciens-chercheurs, des étudiants de même que des chercheurs industriels  et des informaticiens seront invités pour échanger sur le rôle que peuvent jouer les mathématiques dans la détection et le traitement des maladies. Les activités s’articuleront autour de trois ateliers.

Ateliers

Maladies dynamiques – du tableau noir au chevet du patient

Le développement rapide des technologies ambulatoires, d’applications sur téléphones cellulaires et l’infonuagique offrent des possibilités de monitoring continu et en temps réel des données physiologiques comme le rythme cardiaque ou la température corporelle de chaque individu dans une population à risque. Des dispositifs implantables et les nanotechnologies permettent de restaurer les fonctions physiologiques affectées par la maladie et de traiter les urgences qui peuvent se présenter. Il est donc possible de mettre au point une médecine personnalisée dans laquelle les patients à risque peuvent être identifiés et même traités avant la détérioration de leur état. Les objectifs de la physiologie mathématique incluent la mise-au-point de modèles mathématiques pour (1) identifier les mécanismes à l’origine des maladies, (2) développer des stratégies d’intervention thérapeutique, et (3) identifier les changements dynamiques des variables physiologiques les plus aisément monitorées et pouvant conduire à l’anticipation d’une condition pathologique.

Cet atelier portera sur les exemples récents les plus probants de modélisation de maladies dynamiques, l’identification de nouvelles avenues de modélisation et l’intégration dans la pratique médicale de ces avancées théoriques.

Approches dynamiques du traitement de maladies

Les neurones, les cellules musculaires, cardiaques ou squelettiques, et certaines cellules endocriniennes sont des exemples de cellules excitables. Initiée au milieu du siècle dernier,  l’analyse mathématique de l’excitabilité a mené à des percées majeures dans la compréhension des mécanismes d’initiation de certaines arythmies cardiaques et de crises d’épilepsie.

Ces avancées ont en retour mené au développement d’un champ de pratique médicale axé sur les appareils implantables  et leur emploi pour des interventions d’urgence, de contrôle de la douleur, et le remplacement de fonctions perdues par la maladie, comme le mouvement pour les amputés et des parkinsoniens, et le pancréas artificiel pour les diabétiques. L’explosion de la puissance de calcul a rendu possible la représentation informatique physiologiquement « réaliste » de parties, et, dans certains cas, d’organes entiers. Cet atelier fera le point sur le problème de modélisation fondamental de la détermination du niveau de détail mathématique approprié, pour un organe ou un système physiologique donné.

Faciliter la mise en œuvre de la M-Santé des approches dynamiques

Un changement de paradigme se déploie présentement dans le système de santé, la prestation des soins passant d’une structure réactive « taille unique » vers un modèle, centré sur le patient, de médecine individualisée. La concrétisation du rêve de prodiguer des soins personnalisés à tous les individus passe toutefois par la résolution, par les mathématiciens, d’un certain nombre de problèmes pratiques. Parmi ceux-ci, mentionnons l’identification des paramètres physiologiques cruciaux à monitorer, le développement de techniques efficaces de forages de données pour détecter les anomalies et la mise au point de méthodes statistiques analytiques pour identifier les artefacts et déterminer le niveau statistiquement significatif nécessaire pour induire une intervention médicale.

Cet atelier rassemblera l’expérience acquise dans les protocoles de développement de médicaments incorporant la collecte de données individuelles: un éclairage mathématique intégré apparaît sous la forme d’outils d’aide à la décision basés sur des données pharmacométriques incorporant des composantes scientifiques validées, une palette d’options techniques, des aspects régulatoires et la commercialisation réussie. Cet atelier vise à sensibiliser les mathématiciens et les informaticiens aux possibilités émergentes de développement d’applications mobiles visant les soins de santé, et traiter des aspects règlementaires devant être intégrés au processus de développement.