Publié le 29 octobre 2025 19h50. Des chercheurs de l’université de Lehigh ont développé un modèle informatique innovant qui pourrait révolutionner le traitement de la fibrillation auriculaire, une arythmie cardiaque fréquente et potentiellement dangereuse, en ouvrant la voie à une approche personnalisée de la neurostimulation.
- Un nouveau modèle informatique prédit la réponse du corps à la fibrillation auriculaire.
- Cette avancée pourrait permettre d’optimiser la neurostimulation, une technique prometteuse pour traiter ce trouble cardiaque.
- Le projet a bénéficié d’une subvention de 2,2 millions de dollars des National Institutes of Health (NIH).
La fibrillation auriculaire (FA), caractérisée par un rythme cardiaque rapide et irrégulier, est l’arythmie la plus courante et une cause majeure d’accidents vasculaires cérébraux. Si des traitements existent, allant des médicaments à la chirurgie, les chercheurs s’efforcent de trouver des solutions plus efficaces. Selon les National Institutes of Health (NIH), on estime que jusqu’à 12 millions d’Américains pourraient être touchés par la FA d’ici 2050.
La neurostimulation, une technique qui consiste à utiliser des impulsions électriques pour moduler l’activité nerveuse, représente une stratégie émergente. Cependant, les essais cliniques à grande échelle ont jusqu’à présent donné des résultats mitigés, en partie à cause de la difficulté à déterminer le dosage optimal de stimulation. Comme l’explique Oluwasanmi Adeodu, chercheur postdoctoral au département de génie chimique et biomoléculaire de l’université de Lehigh :
« Au niveau expérimental, la neurostimulation a montré des résultats prometteurs non seulement pour la fibrillation auriculaire, mais aussi pour l’insuffisance cardiaque et l’hypertension. Cependant, en clinique, nous manquions de données en temps réel sur la réaction du corps, ce qui nous obligeait à agir un peu à l’aveugle. »
Oluwasanmi Adeodu, chercheur postdoctoral au département de génie chimique et biomoléculaire de l’université de Lehigh
Pour pallier ce manque, Adeodu et son équipe ont développé un modèle informatique sophistiqué, présenté dans le dernier numéro de PLOS One (doi.org/10.1371/journal.pone.0334086). Ce modèle simule le système cardiovasculaire humain, les centres de traitement cérébral qui contrôlent le cœur, et les voies de communication entre les deux. Il est capable de prédire la réponse hémodynamique d’un patient face à une fibrillation auriculaire et pourrait ainsi aider à déterminer le site et l’intensité optimale de la neurostimulation.
« Il s’agissait d’un travail de traduction, explique Adeodu, chercheur principal de l’étude, en collaboration avec Mayuresh Kothare, professeur de génie chimique et biomoléculaire à l’université de Lehigh. Nous avons pris les connaissances cliniques sur la fibrillation auriculaire et les changements physiologiques associés, et nous les avons transformées en équations mathématiques. Notre objectif était de vérifier si notre modèle pouvait reproduire les effets connus de la FA sur des paramètres hémodynamiques facilement mesurables, comme la pression artérielle et la fréquence cardiaque. »
Et la réponse est affirmative. L’équipe a validé son modèle en le comparant à des données cliniques réelles, constatant que ses prédictions concernant la fréquence cardiaque, le volume systolique et la pression artérielle correspondaient aux observations des médecins. Un résultat particulièrement encourageant est l’identification par le modèle d’une zone spécifique du nœud auriculo-ventriculaire comme cible potentielle pour la stimulation. Cette zone est déjà visée par la thérapie d’ablation, ce qui suggère que le modèle est sur la bonne voie.
Selon Adeodu, ce modèle ouvre la voie à des recherches plus approfondies. Les chercheurs peuvent désormais l’utiliser pour explorer l’impact de la neurostimulation sur différents aspects de la fibrillation auriculaire, comme la fréquence cardiaque irrégulière ou la sensibilité baroréflexe altérée, sans avoir recours à des expérimentations sur des animaux ou des humains. Une fois l’approche optimisée grâce au modèle, elle pourra être testée chez les patients. Les retours d’expérience des cliniciens permettront ensuite d’affiner davantage le modèle.
Mayuresh Kothare, auteur correspondant de l’étude, souligne que ce travail est le fruit d’une collaboration étroite entre plusieurs chercheurs, dont le Dr Raj Vadigepalli (anciennement à l’Université Thomas Jefferson, maintenant à l’Université du Nouveau-Mexique), Michelle Gee (étudiante en génie chimique à l’Université du Delaware) et le Dr Babak Mahmoudi (Université Emory). Le projet a été financé par une subvention de 2,2 millions de dollars des NIH dans le cadre du programme SPARC, qui vise à développer des logiciels et des outils de modélisation pour optimiser la neurostimulation dans le traitement de diverses affections, notamment les arythmies cardiaques, l’hypertension et les troubles de la vessie et de l’estomac. Le projet s’est achevé en 2023-2024.
« L’un des principaux avantages de ce modèle est sa simplicité et son faible coût de calcul, contrairement aux modèles cardiaques tridimensionnels complexes qui nécessitent une infrastructure informatique puissante, explique Kothare. Cela le rend particulièrement adapté aux tests rapides et même à une utilisation en temps réel, permettant un échange de données bidirectionnel entre le patient et une représentation virtuelle de son système cardiaque, dans une logique de ‘jumeau numérique’. »
À terme, l’objectif est de développer un dispositif portable et automatisé capable de surveiller en permanence les réactions physiologiques et d’ajuster la stimulation en conséquence. Pour l’heure, la traduction d’une maladie complexe en équations mathématiques et en lignes de code représente une avancée significative vers des soins cardiaques véritablement personnalisés.
« Dès que vous disposez d’un bon modèle, cela ouvre un champ infini de possibilités et de nouvelles perspectives. C’est la preuve que la collaboration entre des experts de différentes disciplines peut mener à des découvertes extraordinaires. »
Oluwasanmi Adeodu, chercheur postdoctoral au département de génie chimique et biomoléculaire de l’université de Lehigh
