Imaginez un petit appareil domestique portable, élégant, ressemblant à un bandeau pour cheveux ou une casquette, équipé de minuscules électrodes. Placés sur la tête, ces capteurs détecteraient les ondes cérébrales subtiles, agissant comme une montre connectée qui mesure le pouls, un tensiomètre ou un moniteur de fréquence cardiaque. Mais cet appareil ne surveillerait pas vos battements de cœur. Grâce à des algorithmes d’intelligence artificielle avancés, il analyserait les données en temps réel à la recherche de signes de la maladie d’Alzheimer des années avant l’apparition des symptômes. Un tel dispositif n’est pas encore disponible, mais l’IA pourrait en faire une réalité.

«Le système pourrait être aussi simple qu’un feu tricolore : vert pour une activité cérébrale saine, jaune pour quelque chose à surveiller, et rouge quand il est temps de consulter un professionnel de la santé», explique David T. Jones, directeur du programme d’IA en neurologie à la Mayo Clinic. De réputation mondiale, son siège se trouve à Rochester, dans le Minnesota. «Vous pourriez surveiller la santé de votre cerveau de la même manière que vous surveillez actuellement votre rythme cardiaque et votre tension artérielle. Nous n’en sommes pas encore là, mais c’est l’avenir.»

Cela pourrait prendre une décennie ou plus avant que cette technologie ne soit largement utilisée, mais la science «progresse rapidement», ajoute Jones.

Les recherches de la Mayo Clinic sur les ondes cérébrales ne sont qu’un des nombreux moyens par lesquels les scientifiques cherchent à exploiter l’intelligence artificielle pour identifier les signes précoces de troubles cognitifs. Les chercheurs utilisent l’IA pour étudier les biomarqueurs sanguins – certains étant liés à la maladie d’Alzheimer – et pour examiner les données associant la démence à des conditions de santé chroniques telles que l’inflammation, certains problèmes de vision, le cholestérol élevé, l’hypertension, le diabète et l’ostéoporose.

L’IA rend ces efforts possibles en analysant d’énormes quantités de données complexes issues des dossiers de santé électroniques à une vitesse impressionnante, souvent avec une capacité à détecter des nuances imperceptibles pour l’humain.

«Nous cherchons des moyens de détecter la démence le plus tôt possible», déclare Jennie Larkin, directrice adjointe de la division des neurosciences à l’Institut national du vieillissement (NIA) aux Etats-Unis. «L’IA est particulièrement utile pour comprendre et gérer de grandes quantités de données trop vastes ou complexes pour des analyses traditionnelles. Son potentiel est d’être un assistant incroyable pour nous aider à comprendre des données médicales riches et à identifier des possibilités que nous ne pourrions jamais découvrir sans elle.»

L’IA est déjà utilisée dans d’autres contextes de soins de santé, notamment pour le dépistage du cancer du sein à partir des mammographies, et plusieurs chercheurs s’enthousiasment de contributions potentielles dans le domaine de la santé cérébrale.

«L’IA devrait accélérer notre capacité à prédire l’augmentation du risque de maladies chroniques», déclare Judy Potashkin, professeure et directrice de la discipline de pharmacologie cellulaire et moléculaire au Centre des maladies neurodégénératives et thérapeutiques de la Chicago Medical School.

La maladie d’Alzheimer est la forme la plus courante de démence. Dans le monde, elle concerne des dizaines de millions de personnes. Elle touche environ 5,8 millions d’Américains de plus de 65 ans en 2020, selon les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies. Ce chiffre devrait presque tripler pour atteindre 14 millions d’ici 2060. En France, plus d’un million de personnes sont atteintes par cette maladie qui se caractérise par une perte progressive de la mémoire, des changements de personnalité et, à terme, l’incapacité à accomplir des tâches quotidiennes comme se laver, s’habiller ou payer ses factures.

Certaines personnes s’inquiètent de l’utilisation croissante de l’IA, craignant qu’elle ne remplace le travail des humains. Mais les experts assurent qu’elle ne fera que l’améliorer. «L’IA est très puissante et a accès à de nombreuses bases de données, qu’elle peut interroger à une vitesse incroyable», explique depuis New York Arthur Caplan, professeur de bioéthique à NYU Langone Health. «Les humains se fatiguent. L’IA, elle, ne se fatigue pas.»

L’IA pourrait également combler l’écart d’expertise entre les cliniciens chevronnés et les praticiens moins expérimentés. Par exemple, l’IA pourrait reconnaître des signes subtils, comme des changements dans la voix d’un patient, qui pourraient aider à diagnostiquer des troubles neurologiques tels que la maladie de Parkinson, d’Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique. «Une grande partie du travail des experts consiste à reconnaître des schémas appris par la formation et l’expérience, ce que l’IA peut aider les non-experts à reproduire», explique Jones.

Dans les recherches de la Mayo Clinic sur les ondes cérébrales, qui pourraient aboutir sur des moniteurs à domicile, les scientifiques ont utilisé l’IA pour analyser les électroencéphalogrammes (EEG) et détecter des schémas anormaux caractéristiques des patients souffrant de problèmes cognitifs, tels que la maladie d’Alzheimer. Ils ont étudié les données de plus de 11 000 patients ayant passé des EEG à la Mayo Clinic, identifiant des différences spécifiques, y compris des changements dans les ondes cérébrales à l’avant et à l’arrière du cerveau.

«Les humains ne peuvent pas les voir, mais les machines le peuvent», dit Jones. L’espoir est qu’un jour, les cliniciens utiliseront l’IA pour détecter ces schémas précocement, avant même que des problèmes de mémoire ne deviennent apparents.

Une équipe de l’hôpital Massachusetts General a utilisé l’IA et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour développer un algorithme capable de détecter la maladie d’Alzheimer. Ils ont entraîné le modèle en utilisant près de 38 000 images cérébrales provenant d’environ 2 300 patients atteints d’Alzheimer et d’environ 8 400 patients non atteints. Ils ont ensuite testé le modèle sur cinq ensembles de données d’images pour vérifier s’il pouvait identifier la maladie d’Alzheimer avec précision. L’algorithme l’a fait avec une précision de 90,2 %, explique Matthew Leming, chercheur en radiologie au Centre de biologie des systèmes de l’hôpital et l’un des auteurs de l’étude.

L’une des difficultés pour interpréter les données d’IRM pour de futures recherches est que «les gens ne viennent passer une IRM que lorsqu’ils ont des symptômes d’autre chose», ce qui peut compliquer les résultats. «Si une personne se rend à l’hôpital pour une IRM, ce n’est généralement pas parce qu’elle est en bonne santé», dit-il.

Les chercheurs de l’université de Californie à San Francisco ont utilisé l’IA pour créer un algorithme capable de déterminer si certaines conditions de santé pouvaient prédire ce qui pourrait développer la maladie à l’avenir. Ces conditions incluent l’hypertension, le cholestérol élevé et une carence en vitamine D chez les hommes et les femmes, ainsi que des troubles comme la dysfonction érectile et l’hypertrophie de la prostate chez les hommes, et l’ostéoporose chez les femmes.

Ils ont conçu le modèle à partir d’une base de données clinique de plus de 5 millions de personnes, avec et sans Alzheimer. Sur un groupe distinct de patients non atteints d’Alzheimer, l’algorithme a prédit avec une précision de 72 % ceux qui recevraient un diagnostic d’Alzheimer dans les sept ans. Cette recherche laisse espérer que prévenir et traiter ces affections pourrait aider à protéger contre la démence, explique Alice Tang, l’une des auteurs de l’étude.

L’association de ces conditions avec Alzheimer «était plus forte chez les personnes qui avaient ces problèmes de santé par rapport à celles qui ne les avaient pas», dit Tang, bioingénieure et étudiante en médecine. Cependant, elle précise qu’il est important de se rappeler que «tout le monde atteint d’Alzheimer n’a pas ces conditions, et tout le monde ayant ces conditions ne développera pas Alzheimer. C’est simplement un signal d’alarme, un outil prédictif qui nécessite encore des recherches».

Certaines voix appellent à la prudence, soulignant que nombre des travaux liés à l’IA en sont encore à leurs débuts. «Nous n’avons peut-être pas encore assez de données pour savoir si ces outils sont vraiment validés pour prédire le risque de chacun», déclare Rebecca Edelmayer, vice-présidente de l’engagement scientifique pour l’Alzheimer’s Association.

Aujourd’hui, la maladie d’Alzheimer et d’autres formes de démence ne sont généralement diagnostiquées qu’une fois les symptômes apparus. Plusieurs médicaments peuvent ralentir la progression, bien qu’ils ne fonctionnent pas pour tout le monde, et leur efficacité peut diminuer avec le temps.

Le potentiel de l’IA à permettre un diagnostic précoce soulève des questions similaires à celles que posait l’arrivée des tests génétiques. «Dans l’ensemble, l’IA est une bonne chose dans ce cas», explique Caplan. «Mais elle s’accompagne d’un gros “mais”» notamment en ce qui concerne les risques de discrimination par les assurances santé ou les employeurs, prévient-il. Cependant, restent les questions les plus importantes : les gens voudront-ils savoir ? Et si oui, que feront-ils de cette information ?

«Pour être honnête, je ne ferais rien», déclare Joel Shurkin, ancien journaliste scientifique de Baltimore, dont l’épouse, la biologiste marine Carol Howard, a souffert de la maladie d’Alzheimer à début précoce et est décédée en 2019 à 70 ans. «A part quelques médicaments, il n’y a rien à faire», dit-il.

Kathleen, 76 ans, de Bethesda, dans le Maryland (elle préfère utiliser uniquement son prénom pour préserver sa vie privée), a perdu son mari de 82 ans en avril des suites de complications liées à la maladie d’Alzheimer. Sa mère et sa sœur aînée étaient également décédées de cette maladie, si bien que le couple n’a pas été surpris par son diagnostic dans la soixantaine. «Nous vivions déjà avec ce risque et avions réglé nos affaires», dit-elle. Savoir à l’avance «prédit une longue mort lente avec des conséquences psychologiques et financières dévastatrices», explique-t-elle. L’une de leurs filles, aujourd’hui quadragénaire, participe à des recherches sur la surveillance de sa santé cérébrale, dans l’espoir de détecter la maladie tôt. Kathleen pense que les recherches sur l’IA auront finalement un impact considérable sur le diagnostic précoce et le traitement. «Je pense que ce sera miraculeux», dit-elle.

Caplan souligne qu’il y a certains avantages à savoir que la démence se profile. «Vous pouvez planifier votre vie», dit-il. «Prenez vos vacances l’année prochaine au lieu d’attendre. Mettez vos affaires en ordre. Discutez-en afin que tout le monde soit prêt, ce qui est d’une grande valeur pour vos proches.»

Larkin, de la NIA, note que détecter la maladie plus tôt «pourrait offrir des opportunités pour de nouveaux traitements». «Il est très encourageant de voir à quel point nous en apprenons», dit-elle.

Caplan acquiesce. «Une fois que vous ne pouvez plus parler ni marcher, il est très difficile de réparer le cerveau», dit-il. «La détection précoce donne l’espoir de pouvoir essayer de nouvelles interventions avant que les dommages ne surviennent. Je ne dis pas que cela arrivera, mais le potentiel de l’IA ouvre certainement la voie.»