L'objectif principal de l'équipe IMAGINE est de développer la recherche et l'innovation technologique, de l'imagerie fonctionnelle personnalisée à l'amélioration des activités de la vie quotidienne chez les patients atteints de maladies neuro-musculo-squelettiques (NMS). La vision qui nous anime est celle d'un continuum scientifique visant à explorer et à comprendre le système NMS typique et pathologique. Nous développons de nouveaux outils d'imagerie numérique, tels que des protocoles d'acquisition, des méthodologies de traitement des données et d'apprentissage, afin d'améliorer le diagnostic, le traitement et le suivi des maladies NMS. Les résultats attendus comprennent des processus cliniques automatisés, allant de l'acquisition des données à la proposition de diagnostic, qui sont précis, robustes et explicables aux médecins.
Le système NMS est considéré comme une entité indivisible d'un point de vue physiologique et théorique, pour étudier de manière globale les relations entre la commande, la forme et la fonction. Cette entité physiologique intègre les organes de commande (cerveau, colonne vertébrale, nerfs, vaisseaux) et les effecteurs (muscles, os, cartilage, tendons). Tous ces organes produisent le mouvement des membres et la posture qui conduisent aux capacités fonctionnelles dans les situations réelles de la vie quotidienne (se tenir debout, marcher, saisir, etc.).
En 2025, l'équipe IMAGINE a élargi son expertise scientifique en intégrant des approches moléculaires, cellulaires et précliniques, approfondissant ainsi la portée et l'impact de nos recherches. Cette expansion permettra l'intégration innovante de données moléculaires dans les ensembles de données multimodales et le développement de modèles précliniques plus pertinents sur le plan biologique, renforçant ainsi la validité de nos études sur les pathologies et les thérapies. La synergie interdisciplinaire qui en résultera accélérera les applications translationnelles, telles que les thérapies ciblées et les biomarqueurs prédictifs, tout en favorisant une approche holistique des défis médicaux complexes et en stimulant les progrès tant dans la compréhension des maladies que dans l'innovation thérapeutique.
L’équipe IMAGINE se structure autour de quatre axes :
- Imagerie numérique et modélisation fonctionnelle
- Gestion chirurgicale fondée sur les données
- Technologies pour la rééducation, et
- Approches multimodales pour le diagnostique et la thérapie
Les axes sont reliés les uns aux autres soit par des méthodologies communes (imagerie, modèles numériques, analyse du mouvement), soit par des populations ou pathologies d’intérêt communes (arthrose, AVC, paralysie cérébrale, déformations osseuses, troubles musculaires, troubles du mouvement, ...).
Chaque axe est co-dirigé par un binôme de scientifiques aux profils complémentaires (médecin, ingénieur ou biologiste) garantissant ainsi une approche synergique et efficace de la recherche translationnelle.
Au sein de l'équipe IMAGINE, cet axe a pour ambition de couvrir un cadre complet allant des protocoles d'imagerie à une modélisation spécifique au patient du système NMS (Neuro-Musculo-Squelettique) en passant par l'analyse de données. Cet axe traitera du développement de nouveaux outils informatiques, notamment l'apprentissage automatique et la modélisation informatique pour améliorer le diagnostic et la planification du traitement des pathologies NMS.
D'un point de vue holistique, nous visons à aborder une relation commande/forme/fonction intégrée, incluant plusieurs organes comme le cerveau, les vaisseaux, les muscles, les tendons, le cartilage et les os. Deux applications cliniques principales seront ciblées.
- la paralysie cérébrale infantile (PC), où la croissance osseuse/musculaire est perturbée entraînant une déformation osseuse et une infiltration graisseuse avec un impact sur le mouvement du corps.
- les thérapies interventionnelles des pathologies NMS, où une récupération efficace ne peut être obtenue que par une prise en charge globale depuis le diagnostic jusqu'au suivi post-opératoire.
Quelques projets
- Modèles multi-classes (forme, mouvement, niveau de gris)
- Chaire AI4Child "L’IA pour la rééducation pédiatrique neurologique"
- Imagerie neurovasculaire pour la prise en charge des AVC
- Projet MeGaDoRe "Recycler le Gadolinium Médical"
Contacts
Valérie Burdin
Douraied Ben Salem
L'objectif de cet axe est de répondre aux changements inévitables liés à la prise en charge des patients nécessitant une intervention chirurgicale pour des pathologies NMS. À l'avenir, cette prise en charge sera de plus en plus globale et ne se concentrera pas exclusivement sur l'intervention elle-même. Étant donné qu'il est essentiel de prendre en compte le continuum de la maladie, de la phase précoce à long terme, nous souhaitons définir ici de nouvelles méthodologies permettant la mise en place d'une nouvelle prise en charge chirurgicale globale centrée sur le patient pour les maladies NMS. Des solutions et des contributions scientifiques seront ainsi fournies pendant toutes les phases de ce continuum avec
- En préopératoire, une nouvelle modélisation morpho-fonctionnelle spécifique au patient pour une prise de décision et un traitement chirurgicaux personnalisés
- En peropératoire, des technologies de guidage peropératoire révolutionnaires pour une assistance précise, et
- En postopératoire, des solutions innovantes basées sur des capteurs pour la prédiction et la surveillance de l'évolution de la maladie NMS.
Une telle prise en charge chirurgicale globale et personnalisée nécessite des méthodes permettant de définir facilement des stratégies, des solutions ou des décisions chirurgicales sur mesure, grâce à une compréhension exhaustive des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles spécifiques à chaque patient. Les interventions chirurgicales actuelles utilisent principalement des règles génériques, issues d'études démographiques, qui sont identiques pour tous les patients mais ne sont pas toujours adaptées à chacun d'entre eux.
Nous souhaitons donc proposer des modèles morpho-fonctionnels spécifiques à chaque patient, dérivés des caractéristiques globales de la population, capables de s'adapter à chaque patient afin de fournir des informations pertinentes pour orienter la prise de décision chirurgicale.
Quelques projets
- Projet FollowKnee (ANR RHU) "Améliorer la chirurgie du genou"
- Projet Rebone (ANR RHU) "Reconstruction 3D automatique en traumatologie pour une meilleure réduction de fracture"
- Projet PeRSAPlan (ANR JCJC) "Personnaliser l’arthroplastie inversée d’épaule"
- Projet MeGaDoRe "Recycler le Gadolinium Médical"
Contacts
Guillaume Dardenne
Eric Stindel
Les enfants et les adultes atteints de troubles neurologiques, musculaires et/ou squelettiques sont confrontés à une déficience corporelle mais aussi à des limitations d'activités et des restrictions à la participation sociale telles que décrites par la Classification internationale du handicap fonctionnel et de la santé. L'état de santé d'une personne affecte sa vie quotidienne et d'autres aspects de sa santé, ainsi que la santé de sa famille. La réadaptation vise à optimiser la qualité de vie auto-évaluée d'un patient et son degré d'intégration sociale en optimisant l'indépendance dans les activités, en minimisant la douleur et la détresse et en optimisant la capacité d'adaptation et de réponse aux changements de circonstances. Il s'agit d'un processus de résolution de problèmes, encadré dans le contexte du modèle biopsychosocial de la maladie dispensé d'une manière centrée sur la personne. Un point clé de cet axe sera de considérer les adultes et les enfants handicapés non seulement comme des patients hospitalisés mais aussi dans leur propre environnement. L'objectif des aménagements dans cet axe sera d'impacter et d'aider la gestion de la réhabilitation par :
- La modélisation des fonctions motrices
- Les thérapies innovantes
- L’innovation pour la participation
De l'amont à l'aval des actes thérapeutiques, cet axe explore et modélise le système NMS comme une entité unique, sur la base d'une analyse quantifiée du mouvement ainsi que de modèles de mouvement fournis par différentes modalités d'imagerie (IRM, EOS, scanner, échographie, systèmes optoélectroniques, électromyographie, IMU ou plateforme de force). Les modèles fonctionnels multimodaux sont ensuite intégrés dans des systèmes d'aide à la décision pour le diagnostic et le traitement personnalisé des patients atteints de troubles moteurs, afin de guider la décision clinique et de personnaliser les traitements. Enfin, les outils développés seront utilisés pour évaluer les programmes thérapeutiques et de rééducation, afin de mieux comprendre les conséquences des traitements innovants et d'identifier leurs ingrédients clés.
Quelques projets
- Projet PrediMarche
- Projet Kaligo+
- Projet Deneo KID
Contacts
Mathieu Lempereur
Christelle Pons
Cet axe intègre une expertise multidisciplinaire, allant de la caractérisation de l'impact de mutations génétiques sur le développement neurologique chez la souris et l'être humain, à la conception de modèles cellulaires (levure/mammifères) pour l'étude des mécanismes pathologiques et le criblage pharmacologique. Les molécules identifiées sont utilisées en criblage inverse afin d’identifier leurs cibles cellulaires, permettant la conception de nouveaux traitements thérapeutiques. Les candidats médicaments prometteurs sont systématiquement testés dans des systèmes de plus en plus complexes, tels que des lignées cellulaires spécifiques à certains organes, des cultures neuronales primaires, des coupes cérébrales organotypiques et des modèles murins, afin d'accélérer la validation translationnelle.
Notre programme de recherche se concentre sur les troubles neurologiques et moteurs, en intégrant des approches multimodales pour déchiffrer les mécanismes moléculaires et cellulaires à l'origine de ces pathologies. Dans ce cadre, les objectifs de l'axe 4 sont les suivants :
- Identifier des pistes thérapeutiques potentielles,
- Elucider les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à certains troubles moteurs, et
- Evaluer des solutions thérapeutiques sur des modèles précliniques.
Quelques projets
- Projet PROTEOMAR
- Projet AMYLOMED
- Projet CBS-iMac
- Projet PRARXIS
Contacts
Cécile Voisset
Gaëlle Friocourt