Académie royale de Médecine de Belgique

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Résumé de Vincent D'Orio

(Ont pris part à la discussion MM. J.-D. Born, G. Moonen, Mme Cl. Gochet, et M. R. Burette, invités)

MODÉLISATION DES SYSTÈMES PHYSIOLOGIQUES : OUTIL D’APPRENTISSAGE PERTINENT ?

par Vincent d’ORIO (ULg), invité                

De manière fondamentale, la modélisation en médecine correspond à la représentation de phénomènes biologiques naturels ou pathologiques, voire à des comportements d’individus face à une situation précise, par des équations mathématiques dites d’évolution.

Les domaines d’application sont assez variés  et concernent toute la physiologie dont celle des systèmes et celle des organismes dans leur entièreté. C’est le cas pour les grandes fonctions homéostasiques (T° centrale, pression artérielle…) mais aussi en physiologie appliquée à des situations d’urgence (détresse cardiovasculaire, respiratoire…).  La modélisation intègre également ce qui ressortit au domaine de l’ingénieur : imagerie et analyse de signaux et d’images guidées par des modèles a priori et des méthodes d’extraction de l’information à partir des données d’observation (EEG, MEG, ECG, IRM, imagerie fonctionnelle, échographie, etc.) sur le cerveau, le coeur, le système vasculaire . . .

L’objet de la présentation est de fournir l’argumentaire  pour le recours à la modélisation dans le cadre de l’apprentissage et de l’intégration des processus physiologiques normaux et pathologiques :

Modélisation. Le schéma général est celui d’une relation triangulaire entre l’entrée (input), le comparateur (boite noire) et la sortie (output). La sortie correspond aux résultats expérimentaux ou d’observation (par exemple la T°, la pression artérielle). L’entrée est celle de la mesure du paramètre (par exemple le thermo-récepteur, le baro-récepteur). La boite noire ou le comparateur a la valeur d’un thermostat ou d’un barostat. L'important ici est donc de déterminer les relations entre input et output : on cherche à modéliser ce que fait le système sans chercher à comprendre quels phénomènes biologiques, au sein de cet organe, expliquent ces relations. Déterminer cette relation, c’est prédire l’évolution de son fonctionnement en cas de perturbation de l’environnement (hémorragie par exemple).

Contrôle et optimisation du contrôle. Cet objectif s’applique notamment en situation pathologique pour l’organisme entier en cherchant à contrôler les paramètres qui fixent le cours de son évolution.  C’est naturellement le principal objet de la médecine, et de la formation des praticiens.