Comment l’Intelligence Artificielle peut-elle prédire les crises d'épilepsie ?

60 millions de personnes dans le monde souffrent d’épilepsie, et plus de 600 000 d’entre elles sont Françaises selon l’INSERM. Les crises qu’elle induit sont souvent difficiles à prévenir. Heureusement les progrès de la recherche et notamment l’utilisation de l’Intelligence Artificielle ou IA pourrait changer la tendance. Voici comment.

Qu’est-ce que l’épilepsie ?

Troisième maladie neurologique la plus répandue en France, après la migraine et la démence, l’épilepsie se caractérise par une augmentation soudaine de l’activité des cellules nerveuses cérébrales qui parcourent les nerfs. Cet influx nerveux excessif, engendre des décharges électriques soudaines provoquant ce que l’on appelle « des crises épileptiques ». Elles se manifestent le plus souvent par une perte de connaissance, des convulsions et une rigidité musculaire. Mais chaque syndrome épileptique induit une grande variété de symptômes et peut s’accompagner de troubles de l’humeur, de la cognition, du sommeil… Il existe en effet une cinquantaine de syndrome épileptique différents.

L’expression de ces symptômes dépend :

De la ou des zones cérébrales dans lesquelles sont situées les neurones impliqués ;
Du rôle de ces cellules nerveuses dans les systèmes qui gèrent la motricité, la cognition, les émotions ou encore les comportements.

Leur origine est considérée comme polyfactorielle. Elle peut en effet provenir :

De facteurs génétiques ;
De facteurs environnementaux ;
De maladies métaboliques ;
De lésions du cerveau (traumatiques, vasculaires, tumorales, malformatives, inflammatoires ou infectieuses)

On parle d’épilepsie cryptogénique lorsque aucune cause évidente n’a pu être identifiée.

Comment poser le diagnostic ?

Plusieurs examens cliniques et un bilan biologique sont nécessaires pour poser un diagnostic. Ces derniers sont également complétés par un électroencéphalogramme (EEG) permettant d’étudier plus en détail l’activité du cerveau.

La pose du diagnostic permet de mettre en place un traitement adapté, qui passe dans un premier temps par des moyens médicamenteux. En cas de pharmacorésistance, une intervention chirurgicale peut parfois être envisagée. Parmi l’ensemble des personnes épileptiques, seules 60 à 70% sont réceptives aux traitements, essentiellement médicamenteux, qui permettent de contrôler l’apparition de crises. Au-delà de leurs différences de manifestations, les personnes touchées et leur entourage connaissent tous la même crainte : ne pas savoir quand une crise va survenir.

De nombreux travaux de recherche sont menés pour permettre de mieux anticiper la survenue d’une crise. Parmi eux, l’Intelligence Artificielle pourrait révolutionner le quotidien des patients épileptiques !

Quel est l’intérêt de l’IA en cas d’épilepsie ?

L’Intelligence Artificielle suscite l’intérêt de nombreux chercheurs. Les innovations sont multiples dans ce domaine ! Voici quelques exemples concrets :

Identifier le foyer épileptogène avec l’IA

Une équipe mixte du Centre de recherche cerveau et cognition (CerCo) de Toulouse et de l’École nationale de l’aviation civile (ENAC) s’est intéressée aux nouveaux dispositifs permettant de déceler des crises et surtout d’identifier le foyer épileptogène.

Elle s’est notamment porté son intérêt sur la proposition centrale de la jeune entreprise Avrio MedTech, spin-off du CNRS. Développé dans le cadre d’une thèse de doctorat menée par Ludovic Gardy entre l’ENAC et le CerCo, l’outil au cœur de cette startup permettrait d’identifier précisément le foyer épileptogène à l’aide de biomarqueurs innovants. Ces « signaux spécifiques », seraient décelables par une Intelligence Artificielle au sein des nombreuses données issues d’électroencéphalogramme (EEG) intracrâniens.

L’algorithme Halyzia : une avancée majeure

Baptisé Halyzia, cet algorithme basé sur un réseau de neurones artificiels pourrait permettre d’accélérer considérablement le traitement des données issues des EEG des patients. En effet, « lorsqu’il y a une incertitude sur la localisation du foyer épileptogène, les explorations invasives menées à l’aide d’électrodes intracérébrales génèrent des quantités colossales de données que les médecins doivent analyser à la main, ce qui peut prendre jusqu’à un an » explique Ludovic Gardy. L’algorithme d’intelligence artificielle développé par Avrio MedTech peut les traiter rapidement et de manière fiable.

Une montre prédictive des crises d’épilepsie avec l’Intelligence Artificielle

Une entreprise marseillaise s’est également saisie de l’IA pour développer un modèle de montre capable de prédire l’arrivée d’une crise d’épilepsie. Cette montre utilise des capteurs biométriques et une analyse d’Intelligence Artificielle pour fournir des informations personnalisées sur les maladies neurologiques et met en corrélation des indicateurs de santé tels que la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC), les habitudes de sommeil, les cycles menstruels, les changements climatiques, les habitudes de comportement, les niveaux de stress… des indicateurs essentiels pour prévoir les crises d’épilepsie. Plus globalement, ce système prévoit les crises, évalue les risques et identifie les facteurs déclencheurs en fonction du profil et du mode de vie de chaque patient.

Détection des crises d’épilepsie rares et complexes

Par ailleurs, un nouvel algorithme d’Intelligence Artificielle développé par des neuroscientifiques de l’Université de Californie du Sud (USC) est également capable de détecter les crises d’épilepsie en analysant les interactions cérébrales. Le modèle, présenté lors de la réunion scientifique Advances in Knowledge Discovery and Data Mining apporte une amélioration significative dans la détection des crises, en particulier le diagnostic des cas d’épilepsie rares et complexes. L’équipe de l’USC propose un système d’IA pour identifier l’épilepsie en analysant les interactions cérébrales, ce qui permet d’améliorer le diagnostic des cas rares et complexes de 12% par rapport aux modèles existants. Le « secret » de ce nouveau système est d’intégrer plusieurs sources de données généralement négligées par les autres systèmes d’IA de détection de l’épilepsie. Il peut aussi élargir le champ des régions cérébrales surveillées à l’EEG.

Un potentiel énorme pour l’épilepsie

L’un des auteurs principaux, Cyrus Shahabi, professeur d’informatique, de génie électrique et de sciences de l’espace, explique ainsi que « les techniques existantes ont une faible précision dans la détection des formes rares pour lesquelles les données sont logiquement très limitées ».

Selon Louise Tyvaert, secrétaire générale de la Ligue française contre l’épilepsie, l’IA va permettre de faire des analyses beaucoup plus complexes. Grâce à elle, les professionnels de santé seront plus à même d’affiner les diagnostics et d’élaborer des protocoles thérapeutiques personnalisés.

L’Intelligence Artificielle, une révolution pour le diagnostic des maladies neurologiques

L’IA a déjà révélé son énorme potentiel pour déceler de façon précoce certains cancer, notamment celui du sein et du poumon avant même qu’ils ne se développent. Elle promet également de belles avancées pour les patients souffrant d’épilepsie !

Sources :