Impliqué depuis sa création dans la recherche en biologie et en santé, le CEA entend aujourd’hui capitaliser sur l’ensemble des compétences qu’il a développées au fil des ans pour contribuer à l’émergence de la médecine du futur, en lien étroit avec des structures partenaires de recherche clinique. En s’appuyant sur une recherche fondamentale de pointe, il imagine et développe des technologies médicales intelligentes pour porter de nouvelles générations de thérapies et faire évoluer la médecine actuelle vers une médecine plus prédictive, personnalisée et préventive où le patient devient un acteur incontournable du parcours de soins.
Les recherches du CEA dans le domaine de la santé trouvent leur origine dans l’étude de l’impact des rayonnements ionisants sur le vivant et l’utilisation d’éléments radioactifs comme traceurs pour comprendre les phénomènes biologiques. Ces traceurs fournissent aujourd’hui un outil précieux pour les recherches fondamentales et appliquées du CEA. Ils constituent également la base de nombreux travaux menés dans le domaine des technologies pour la santé, également nourris par les connaissances acquises dans les domaines variés sur lesquels se penche le CEA : biologie, chimie, physique, microélectronique, robotique, calcul, logiciels, cybersécurité…
L’ensemble des recherches menées au CEA contribue à faire émerger une « nouvelle » médecine, qui intègrera l’ensemble de la chaîne de valeurs et des acteurs associés (recherche, innovation, soin) au bénéfice des citoyens et de la santé publique en général.
En lien avec les grands acteurs académiques, hospitaliers, industriels et dans le cadre de recherches précliniques et cliniques, le CEA développe des technologies, dont la plupart se combinent, pour explorer le vivant et élaborer des stratégies innovantes de médecine de précision (diagnostic, suivi, prévention et thérapie). La multiplicité des compétences de ses équipes et sa capacité à concevoir et opérer des plateformes technologiques ouvertes et souvent uniques se matérialisent sous la forme de plusieurs infrastructures nationales en biologie et santé (INBS) et numérique (France Life Imaging, France Génomique, IDMIT, NeuraTRIS, N4HCloud) que le CEA porte ou dont il est partenaire. Cet investissement ainsi que sa politique ambitieuse de transfert des savoir-faire vers l’industrie positionnent le CEA comme un acteur fort du domaine de la santé.
L’ensemble des technologies qui fondent la médecine du futur nécessitent une interdisciplinarité forte entre biologistes, médecins, physiciens, chimistes, mathématiciens et informaticiens. Elles se déclinent au CEA dans quatre grands domaines : l’imagerie médicale et le développement des outils associés ; les outils pour la prévention primaire et le diagnostic ; les innovations thérapeutiques et les technologies associées et, enfin, l’analyse à grande échelle.
Imagerie médicale et outils associés
La stratégie actuelle du CEA en imagerie biomédicale porte sur des innovations de rupture et sa capacité à être un intégrateur de technologies. Il s’investit notamment dans les domaines de l’IRM à très haut champ et des nouveaux radio-pharmaceutiques, de l’imagerie multimodale et multi-échelles, du traitement du signal et de l’analyse d’images, de l’exploitation des données grâce aux méthodes de l’intelligence artificielle. Ces recherches associent différentes équipes au CEA dans le domaine des sciences du vivant mais également dans celui de l’instrumentation (aimants supraconducteurs, systèmes de détection gamma et X, échographie transcranienne…).
Outils pour la prévention primaire et le diagnostic
Le CEA est activement impliqué dans la conception de dispositifs médicaux.
Pour les dispositifs médicaux de diagnostic in vitro, les recherches menées ont pour principales priorités d’améliorer l’interface des capteurs avec le patient pour garantir la qualité des mesures (biocompatibilité, conformabilité, résorbabilité…) ; de définir des biomarqueurs ayant une pertinence translationnelle ; de mettre au point des capteurs et les algorithmes de traitement associés, ainsi que des tests de diagnostic rapide, dits « Point of Care », fondés sur l’ingénierie des anticorps, par exemple pour la détection d’agents infectieux ou la mesure de l’antibiorésistance.
Ces technologies facilitent l’accès aux soins et offrent des solutions intéressantes pour une médecine faiblement invasive ou ambulatoire, le suivi du patient et la prévention. Elles trouvent, par ailleurs, des applications dans le domaine du sport et du bien-être.
Autre voie explorée, celle des dispositifs à composante biologique, organes sur puce et organoïdes, qui pourraient jouer le rôle de « compagnons biologiques » avec trois applications principales : l’étude de mécanismes fondamentaux et de processus physiopathologiques, le support de cribles pharmacologiques (visant à trouver de nouveaux médicaments) et l’aide aux choix de thérapies personnalisées. Les organoïdes offrent également la possibilité, à long terme, de restaurer partiellement et temporairement une fonction physiologique déficiente dans l’attente d’une transplantation d’organe (médecine régénérative). Un prototype de « pancréas sur puce » est ainsi actuellement en développement à Grenoble, en lien avec le CHU Grenoble-Alpes.
Innovations thérapeutiques et technologies associées.
Le CEA cherche à développer des thérapies innovantes, physiques, chimiques et biologiques (thérapie génique, transfert de gènes, cellules souches) et travaille également sur la problématique associée de leur délivrance. Ainsi, en délivrant des doses contrôlées localement et ajustées selon la sensibilité individuelle, la radiothérapie est considérée comme une technique de précision dans le traitement des cancers. Les thérapies géniques et cellulaires occupent une place importante dans l’arsenal thérapeutique de la médecine du futur. Elles représentent un grand espoir de traitement personnalisé pour les malades qui se trouvent dans une impasse thérapeutique.
Analyse à grande échelle
Dans le domaine des solutions de santé numérique, le CEA est activement impliqué dans trois actions :
- • le Plan France Médecine Génomique 2025, qui prévoit la mise en place de douze plateformes de séquençage diagnostique, adossées à un centre de référence (CRefIX) et la création d’une infrastructure nationale dédiée à la collecte des données génomiques à l’échelle nationale à la fois pour le parcours de soin et le développement accéléré de la recherche clinique numérique (CAD, Collecteur Analyseur de Données) ;
- • le déploiement d’une plateforme de R&D pour le numérique en santé, N4HCloud, accessible aux communautés de recherche académique et privée, autour des données issues du centre d'acquisition et de traitements des images (CATI) dans un premier temps, et d’autres données « omiques » (protéomique et métabolomique) dans un second temps. N4HCloud a été installé au Très Grand Centre de Calcul du CEA (TGCC) à Bruyères-le-Châtel (91) et mis en production à l’automne 2020. Cette plateforme se veut préfiguratrice du CAD qui sera, pour son volet recherche, également hébergé au TGCC ;
- • l’intégration de ces données avec d’autres données issues, par exemple, de l’imagerie ou, de manière plus générale, avec des données de phénotype, qui reflètent les particularités des maladies de chacun, permettra de réduire drastiquement l’errance diagnostique et d'améliorer l’efficacité de traitements.
Organes sur puce : Systèmes miniaturisés, conçus à partir de cellules équipées de micro-capteurs pour reproduire l’architecture et le fonctionnement d’un organe humain, comme le pancréas.
Organoïdes : « Mini organes » obtenus à partir de cellules souches ou progénitrices, mises en culture 3D dans un hydrogel qui mime la matrice extracellulaire.
Protéomique : Étude de l'ensemble des protéines (protéome) d'une cellule, d'un organite, d'un tissu, d'un organe ou d'un organisme, à un moment et sous des conditions données.
Métabolomique : Étude de l'ensemble des métabolites primaires (sucres, acides aminés, acides gras etc.) présents dans une cellule, un organe ou un organisme. C'est l'équivalent de la génomique pour l’ADN.
Phénotype : Ensemble des caractères observables d'un organisme (anatomique, physiologique, moléculaire ou comportemental).
