Des chercheurs créent des « bébés numériques » pour améliorer les soins de santé des nourrissons

Des chercheurs de l'Université de Galway ont créé des bébés numériques pour mieux comprendre la santé des nourrissons au cours des 180 premiers jours critiques de leur vie.

L’équipe a créé 360 modèles informatiques avancés qui simulent les processus métaboliques uniques de chaque bébé. Les bébés numériques sont les premiers modèles informatiques du corps entier, spécifiques au sexe, représentant le métabolisme du nouveau-né et du nourrisson avec 26 organes, six types de cellules et plus de 80 000 réactions métaboliques.

Les données réelles de 10 000 nouveau-nés, notamment le sexe, le poids à la naissance et les concentrations de métabolites, ont permis la création et la validation de modèles, qui peuvent être personnalisés, permettant ainsi aux scientifiques d'étudier le métabolisme d'un nourrisson individuel pour des applications de médecine de précision.

Les travaux ont été menés par une équipe de scientifiques du Digital Metabolic Twin Center de l'Université de Galway et de l'Université de Heidelberg, dirigée par le professeur Ines Thiele, chercheuse principale d'APC Microbiome Ireland.

Les recherches de l'équipe visent à faire progresser la médecine de précision grâce à la modélisation informatique. Ils décrivent la modélisation informatique des bébés comme étant fondamentale, car elle améliore la compréhension du métabolisme du nourrisson et crée des opportunités pour améliorer le diagnostic et le traitement des problèmes médicaux au cours des premiers jours de la vie d'un bébé, tels que les maladies métaboliques héréditaires.

L'auteur principal Elaine Zaunseder, de l'Université de Heidelberg, a déclaré : « Les bébés ne sont pas seulement de petits adultes : ils ont des caractéristiques métaboliques uniques qui leur permettent de se développer et de grandir en bonne santé. Par exemple, les bébés ont besoin de plus d'énergie pour réguler leur température corporelle, par exemple : leur rapport surface/masse est élevé, mais ils ne peuvent pas frissonner au cours des six premiers mois de leur vie, les processus métaboliques doivent donc garantir que le nourrisson reste au chaud.

“Par conséquent, une partie essentielle de ce travail de recherche consistait à identifier ces processus métaboliques et à les traduire en concepts mathématiques pouvant être appliqués dans le modèle informatique. Nous avons capturé le métabolisme d'une manière spécifique à un organe, ce qui offre l'opportunité unique de modéliser des organes. des besoins énergétiques spécifiques très différents chez les nourrissons et chez les adultes.

“Comme la nutrition est le carburant du métabolisme, nous pouvons utiliser les données du lait maternel de vrais nouveau-nés dans nos modèles pour simuler le métabolisme associé dans tout le corps du bébé, y compris divers organes. Sur la base de leur nutrition, nous avons simulé le développement de bébés numériques sur six ans. mois et a montré qu'ils grandiront au même rythme que les nourrissons du monde réel.

Le professeur Thiele, responsable de l'étude sur le projet, a déclaré : « Les programmes de dépistage des nouveau-nés sont cruciaux pour détecter les maladies métaboliques à un stade précoce, améliorant ainsi les taux de survie des nourrissons et les résultats en matière de santé. Cependant, la variabilité observée dans la manière dont ces maladies se manifestent chez les bébés souligne le besoin urgent. pour des approches personnalisées de la gestion des maladies.

« Nos modèles permettent aux chercheurs d'étudier le métabolisme de nourrissons en bonne santé ainsi que de nourrissons souffrant de maladies métaboliques héréditaires, y compris celles étudiées lors du dépistage néonatal. En simulant le métabolisme de nourrissons atteints d'une maladie, les modèles ont montré que nous pouvons prédire les biomarqueurs connus de ces maladies. . De plus, les modèles ont prédit avec précision les réponses métaboliques à diverses stratégies de traitement, démontrant ainsi leur potentiel en milieu clinique. »

Zaunseder a ajouté : « Ce travail constitue une première étape vers l'établissement de jumeaux métaboliques numériques pour les nourrissons, fournissant une vue détaillée de leurs processus métaboliques. De tels jumeaux numériques ont le potentiel de révolutionner les soins de santé pédiatriques en permettant une gestion adaptée des maladies aux besoins métaboliques uniques de chaque nourrisson. “

La recherche a été publiée cette semaine dans Métabolisme cellulaire.

Ce travail a été dirigé par l'Université de Galway et réalisé dans le cadre d'une collaboration avec l'Université de Heidelberg, l'Institut d'études théoriques de Heidelberg et l'hôpital universitaire de Heidelberg, en Allemagne.