UK Biobank achève le plus grand projet de numérisation corporelle complète au monde

Grâce à une réalisation remarquable qui a déjà un impact sur la détection et le diagnostic des maladies, UK Biobank a mené à bien le plus grand projet d'imagerie corporelle au monde, en scannant le cerveau, le cœur, l'abdomen, les vaisseaux sanguins, les os et les articulations de 100 000 volontaires. Ces scanners, réalisés à cette échelle, nous montrent ce qui se passe dans le corps des personnes âgées, nous permettant ainsi de comprendre comment, pourquoi et quand nous tombons malades.

Depuis 2015, les données d'imagerie de la UK Biobank sont publiées par lots. Des scientifiques du monde entier les utilisent pour développer de meilleurs tests diagnostiques pour des maladies potentiellement mortelles telles que les maladies cardiaques, la démence et le cancer. Bientôt, les chercheurs agréés auront accès à plus d'un milliard d'images anonymisées provenant de 100 000 volontaires. En les combinant aux informations existantes de la UK Biobank sur le mode de vie, les antécédents médicaux, la génétique et les protéines sanguines, collectées auprès de ces mêmes volontaires au cours des 15 dernières années, ces données d'imagerie permettent aux chercheurs d'observer, d'une manière jusqu'alors impossible, comment tous les aspects de notre vie affectent notre santé.

À ce jour, plus de 1 300 articles scientifiques évalués par des pairs ont été publiés à partir des données d'imagerie de la UK Biobank. Les résultats de ces recherches améliorent déjà les soins au sein du NHS et au-delà. Par exemple:

• Les hôpitaux commémoratifs du NHS à travers le Royaume-Uni utilisent désormais des processus développés par UK Biobank pour analyser les images IRM du cerveau, contribuant ainsi à diagnostiquer plus précisément la démence.
• Les soins cardiaques se sont améliorés dans plus de 90 pays grâce à l'utilisation par les médecins d'un outil d'IA développé à partir des données de la UK Biobank pour analyser les scanners cardiaques en moins d'une seconde - contre près d'un quart d'heure auparavant - leur permettant de se concentrer sur les cas qui nécessitent le plus d'attention.

Après 11 ans de travail, 100 000 séances de numérisation, chacune d'une durée d'environ 5 heures, et un investissement de plus de 60 millions de livres sterling, UK Biobank a atteint cette étape importante.

L'ampleur sans précédent de ce projet d'imagerie – plus de dix fois supérieure à tout ce qui a jamais existé – permet aux scientifiques d'identifier des schémas pathologiques qui seraient autrement indétectables. Recueillir les données de 100 000 volontaires semblait utopique… certains experts se sont même demandé si nous n'avions pas ajouté un zéro par erreur! Ce projet d'imagerie de grande envergure rend visible l'invisible. De plus, en combinant ces images de différentes parties du corps avec toutes les informations génétiques et vitales de nos volontaires, les scientifiques comprennent beaucoup mieux le fonctionnement de notre corps.

Sir Rory Collins, professeur, chercheur principal et PDG, UK Biobank

Lors de chaque séance, plus de 12 000 images IRM du cerveau, du cœur et de l'abdomen ont été recueillies auprès de chaque personne, ainsi que des scanners du corps entier pour mesurer la densité osseuse et la masse grasse, et une échographie des artères carotides. Chaque volontaire a également fourni les mêmes informations détaillées que lors de sa première participation à UK Biobank il y a près de 15 ans, notamment son mode de vie, ses caractéristiques physiques (comme la taille, le poids et la force de préhension) et une prise de sang.

« Je me suis inscrite à l'examen car je veux contribuer à bâtir un avenir plus sain pour nous tous. C'est pourquoi je suis devenue bénévole à UK Biobank il y a plus de 15 ans: pour servir les scientifiques qui travaillent si dur pour les générations futures », a déclaré Alison, membre du groupe consultatif des participants à UK Biobank.

Les données d'imagerie à cette échelle fournissent davantage d'informations sur les maladies rares et les différents stades de maladies courantes. Les scientifiques peuvent également mieux comparer des organismes sains à ceux atteints de multiples maladies, ce qui leur permet, à terme, de trouver des marqueurs plus puissants de la maladie.

« L'étude d'imagerie de la UK Biobank a révolutionné la recherche biomédicale. L'important volume de données a permis des avancées majeures dans l'analyse d'images informatisées. Les chercheurs peuvent désormais mesurer la taille, la forme et la composition de la quasi-totalité des organes et tissus du corps en quelques secondes, au lieu de plusieurs heures par personne », a déclaré la professeure Louise Thomas, professeure d'imagerie métabolique à l'Université de Westminster.

Outre les bénéfices dont bénéficient déjà les patients aujourd'hui, ces données d'imagerie stimulent la science fondamentale et devraient conduire à de nouveaux tests diagnostiques et traitements. Parmi ces avancées:

• Développer un modèle d'IA qui crée une version personnalisée d'un cœur sain (en fonction de l'âge, du sexe, du poids et de la taille d'une personne) qui peut être utilisée pour détecter les différences entre le cœur réel d'un patient et le modèle de cœur sain et détecter les premiers signes de maladie cardiaque.
• La découverte que nos organes pourraient être biologiquement plus vieux que notre âge chronologique permettra aux médecins de voir, à partir de scanners corporels et de données cliniques, quels organes risquent de développer une maladie et de trouver des moyens de prévenir cela, prolongeant ainsi la vie.
• Découvrir de nouvelles connexions entre le cœur et le cerveau. Par exemple, comment les modifications structurelles du cœur augmentent le risque de troubles mentaux, dont la dépression. Ceci est important pour comprendre les maladies du cerveau.
• Démonstration de la manière dont une intervention chirurgicale invasive peut être remplacée par l'IRM pour le diagnostic et le suivi d'une maladie courante, la stéatose hépatique.
• Prédire l’apparition précoce de 38 maladies en combinant des images IRM avec d’autres données de santé et en utilisant l’IA, démontrant ainsi la puissance de la technologie de pointe pour prédire les risques pour la santé bien avant l’apparition des symptômes.
• Des résultats indiquent que la consommation d’une à deux unités d’alcool par jour est associée à des réductions potentiellement nocives de la taille et de la structure du cerveau, conduisant probablement à un risque accru de perte de mémoire et de démence.
• Démontrer que les personnes ayant le même IMC peuvent stocker les graisses de manière très différente en raison de la génétique, augmentant ainsi le risque de maladies telles que le diabète et les maladies cardiaques chez certains, tout en le protégeant chez d’autres.
• L'utilisation de scanners DEXA révèle qu'une personne d'âge moyen sur dix, sans autres symptômes, présente des calcifications dans l'aorte abdominale (le principal vaisseau sanguin du corps) - une maladie largement non diagnostiquée mais mortelle.

Des données à cette échelle ouvrent la possibilité d’utiliser l’apprentissage automatique pour prédire les maladies des années avant l’apparition des symptômes.

« C'est formidable que UK Biobank ait collecté une telle quantité de données auprès de généreux volontaires, et les scanners ajoutent une couche de détails encore plus fine. Une étude récente a utilisé les scanners cérébraux de 20 000 participants, des données d'activité et des données génétiques pour développer un outil d'IA capable de prédire les personnes à risque de développer les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. J'ai hâte de voir ce que les scanners de 100 000 personnes révéleront! » a déclaré le professeur Paul Matthews, président du groupe de travail sur l'imagerie de UK Biobank.

Le projet a également contribué à la démocratisation mondiale de l’accès aux données d’imagerie en transformant les images IRM en données pouvant être utilisées par des chercheurs extérieurs au domaine de l’imagerie, y compris des scientifiques de pays à faibles ressources.

« Nous avons reçu des commentaires incroyables de la part de chercheurs du monde entier sur la manière dont le projet d'imagerie utilise les résultats dans des domaines scientifiques qui n'avaient pas auparavant envisagé d'utiliser les données de numérisation corporelle », a déclaré le professeur Naomi Allen, directrice scientifique de UK Biobank.

Le projet d'imagerie de la UK Biobank a débuté en 2014, sous forme de projet pilote, avec plus de 7 000 volontaires – un record à l'époque. La phase principale a débuté en 2016, invitant 100 000 des 500 000 volontaires de la UK Biobank à participer à des séances d'imagerie de 5 heures dans l'un des quatre centres dédiés du pays. Le projet continue d'inviter des volontaires à participer à des séances d'imagerie après avoir atteint son objectif de 100 000 participants.

La deuxième phase du projet a débuté en 2022 et vise à réexaminer 60 000 de ces 100 000 participants au plus tôt deux ans après leur première séance d'imagerie. Ce projet est en cours et devrait s'achever d'ici 2029.

Les données de la UK Biobank sont mises à la disposition des chercheurs agréés par lots via la plateforme d'analyse de la recherche de la UK Biobank (UKB-RAP), sécurisée et basée sur le cloud. Les données d'imagerie des 100 000 participants devraient être mises à la disposition des chercheurs d'ici fin 2025.