© CNRS Éditions, Paris, 2022

ISBN : 978-2-271-14152-1

Cet ouvrage a été réalisé avec l’aide précieuse de Bernard Bioulac Claude Kirchner, Jean Denis Laredo, Alain Livartowski et Jacques Lucas.

Ce document numérique a été réalisé par PCA

Préface

Cet ouvrage est le deuxième opus publié à CNRS Éditions consacré aux questions posées par les applications de l’intelligence artificielle au domaine de la santé, à la suite de réunions communes de l’Académie de médecine et de l’Académie des sciences. Il permet de présenter dans le détail de nombreux outils disponibles et en développement aujourd’hui, examinés et discutés avec un regard critique par un groupe issu des deux académies qui se réunit depuis maintenant cinq ans.

Bernard Nordlinger, Cédric Villani et Olivier de Fresnoye animent avec passion depuis 2017-2018 un séminaire bi-académique très suivi sur ce sujet autour duquel de nombreuses applications ont été développées, et très rapidement, ces dernières années.

La révolution numérique, doublée de la révolution organisationnelle de la médecine, a entraîné une croissance exponentielle des données médicales et de santé disponibles. En effet, le développement de technologies telles que l’imagerie médicale, le séquençage du génome, les nouvelles méthodes diagnostiques, les progrès de la recherche clinique, épidémiologique, biologique, etc., génèrent un recueil de données massives dites « mégadonnées ». Ces données massives peuvent être mises en relation et en interaction grâce à des outils numériques puissants, précieux et en développement constant, donnant naissance à cette nouvelle technologie appelée intelligence artificielle. On peut en attendre de grands changements et de nombreuses innovations pour la pratique médicale en général, mais aussi pour la médecine personnalisée, la médecine de précision, et bien sûr pour la recherche et plus particulièrement la recherche en biologie-santé.

L’utilisation des algorithmes intervient toujours davantage dans de nombreuses situations et domaines de décisions : décisions diagnostiques, et plus particulièrement dans les maladies rares ; optimisation des décisions thérapeutiques ; mais aussi prévention, organisation des soins, pharmacovigilance, risques, etc.

Toutes ces technologies ne sont pas sans poser de nombreux problèmes éthiques et défis techniques, en particulier ceux du stockage de données massives ultra-sensibles, de leur protection et de leur exploitation sécurisée. L’apparition de ce que certains appellent un « pouvoir algorithmique » pose également un défi déontologique. Ce pouvoir devra être en permanence questionné et doit nous inciter à la plus grande vigilance pour faire respecter les principes de compétence et d’efficience, de responsabilité, de bienfaisance, de justice, de non-malfaisance et d’autonomie sans oublier le droit de regard et le droit à l’oubli. Il y a là de véritables défis communs à tous les outils informatiques.

L’intelligence artificielle a un impact considérable sur la pratique médicale. La rapidité des avancées scientifiques, bien soulignée par la crise pandémique de la Covid-19, pose de plus en plus la question de sa compatibilité avec l’exercice d’une médecine humaniste, c’est-à-dire respectueuse de la personne humaine et du dialogue singulier entre médecin et malade. Les conséquences de l’intelligence artificielle sur les pratiques médicales pourraient, plus que toutes les autres innovations, provoquer une véritable rupture. Cependant, ces innovations, qui mettent à tout moment à disposition du médecin un véritable savoir encyclopédique au fait des dernières connaissances, doivent être assorties de qualités personnelles, d’expérience pratique, de conscience, de discernement et d’autonomie de décision face au malade, car il s’agit d’outils qui n’apportent pas en eux-mêmes ce qui fait un bon jugement clinique, ni un cadre solide permettant d’instaurer une alliance thérapeutique basée sur la confiance réciproque indispensable dans tout acte médical.

L’intelligence artificielle est donc bien une mise à l’épreuve sans précédent de la médecine de la personne. Elle apportera indiscutablement une aide inestimable à tous les médecins confrontés à des pathologies dont ils n’ont aucune expérience préalable, mais il n’en reste pas moins que c’est aux praticiens que reviendra finalement l’obligation de proposer une décision raisonnée, éclairée, adaptée au patient et d’en assumer l’entière responsabilité.

Cet ouvrage aura atteint son objectif s’il permet à tous ses lecteurs d’appréhender quels seront à l’avenir les rapports entre l’intelligence artificielle et l’expertise humaine.

Jean François Allilaire, secrétaire perpétuel
de l’Académie nationale de médecine
et
Pascale Cossart, secrétaire perpétuel
de l’Académie des sciences

Avant-propos

Cédric Villani
Bernard Nordlinger
Olivier de Fresnoye

C’est en avril 2016 que nos routes se sont croisées, lors de réunions du comité d’éthique autour d’un projet de sciences participatives au croisement entre médecine et données ouvertes. Rapidement, nous avons eu l’idée d’impliquer nos académies respectives dans la recherche sur ces sujets. Ainsi naquit, en octobre 2018, notre ouvrage Santé et intelligence artificielle, compte rendu d’une année de séminaires conjoints entre l’Académie des sciences et l’Académie de médecine.

L’intérêt immédiat suscité par ce premier opus, rapidement traduit en anglais, nous a incités à prolonger la tâche avec le présent ouvrage. Alors que son prédécesseur s’intéressait plutôt aux grands principes du domaine, celui-ci entre davantage dans le détail des applications concrètes du numérique et de l’intelligence artificielle dans les métiers de la médecine. Écrits par des experts reconnus du domaine, présentés à l’Académie de médecine devant des scientifiques d’horizons variés, ces textes sont bien au fait de l’actualité des sciences et technologies.

Sur ce sujet qui est à la fois technique et grand public, il nous a paru vital de continuer à nous adresser à la fois à des experts et à un public élargi qui souhaite s’informer sur un sujet qui s’est souvent frayé un chemin dans les médias ces dernières années.

Si presque toutes les spécialités médicales sont concernées par le numérique, on trouve en première ligne celles qui utilisent les images. En effet, les algorithmes modernes parviennent à analyser des signaux invisibles à l’œil nu, au plan non seulement morphologique mais aussi fonctionnel. La radiomique, la génomique, la protéomique… sont autant de champs d’application pour les nouveaux outils immatériels qui savent traiter l’information avec virtuosité.

Cet ouvrage explore les applications du numérique et de l’intelligence artificielle dans des domaines aussi variés que l’ophtalmologie, la gastro-entérologie, la dermatologie, l’anatomie pathologique, mais aussi la psychiatrie. En cancérologie, il s’agit de mieux caractériser les cancers et de proposer des traitements appropriés : c’est la médecine de précision, que l’IA aborde en analysant de (très) grandes quantités de données. Si l’intelligence artificielle n’a pas joué de rôle notable dans la crise de la Covid-19, il est cependant tout à fait possible qu’à l’avenir elle joue un rôle important pour la connaissance et le contrôle des épidémies. C’est l’objet de plusieurs chapitres de cet ouvrage. Deux autres traitent de l’utilisation du numérique pour améliorer l’organisation des hôpitaux, des urgences et l’adaptation de l’offre de soins aux besoins des patients. Les robots, eux aussi, sont appelés à se développer dans le domaine de la médecine et notamment de la chirurgie : leur rôle est complémentaire de celui des algorithmes. Cela fait l’objet de deux chapitres. Les interfaces cerveau-machine constituent un domaine extraordinaire, qui nourrit rêves et fantasmes. Leur but est de commander des machines ou des membres artificiels par la pensée : plusieurs textes leur sont dédiés.

Où se situe la France dans la recherche sur ces thématiques innovantes ? Elle a des atouts considérables, à commencer par son vivier de mathématiciens et mathématiciennes de haut niveau. La loi de 2016 permet l’accès aux données de santé de la Sécurité sociale à des fins de recherche, sous condition de respect de la vie privée des personnes. Les modalités d’accès aux données de santé, sujet bien plus délicat qu’il n’y paraît, s’inviteront dans cet ouvrage. Car l’utilisation de technologies puissantes s’accompagne forcément de précautions à la mesure des risques. C’est pourquoi plusieurs chapitres traitent de l’éthique des risques de piratage, de l’influence sur les opinions (nudge), du risque de reproduction des inégalités et biais de la société, comme les inégalités liées au sexe.

Les chapitres peuvent se lire dans l’ordre ou le désordre, dans leur entièreté ou en partie. On retrouvera tout au long de l’ouvrage certaines caractéristiques propres à l’intelligence artificielle, avec ses points forts et faibles, et ses paradoxes. Le rôle prépondérant des données structurées, la capacité de l’algorithme à exercer certaines tâches spécialisées alors qu’il échoue à faire preuve du moindre bon sens, l’impossibilité de prédire son impact sur la distribution des emplois, le besoin d’expérimentation dans la mise en œuvre, l’omniprésence de la thématique de la confiance, sont également des termes abordés tout au long de l’ouvrage.

Dans ce contexte mouvant qui a tendance à générer de l’inquiétude, il est vital d’entretenir la confiance du public et des professionnels de santé. Nous espérons que cet ouvrage y contribuera, et participera, modestement, à aider ces nouvelles applications à trouver leur place au cours des années à venir.

Partie 1

Métiers

Un hôpital universitaire à l’ère du numérique

Antoine Geissbühler

Alors qu’ils s’informatisent laborieusement depuis des décennies, les hôpitaux sont appelés à se transformer à nouveau afin de rester pertinents et efficaces à l’ère du numérique. Cet impératif répond aux nécessités de repenser la place de l’hôpital dans un système de soins tiraillé entre les pressions démographiques, le progrès des technologies médicales, la difficulté de maintenir un accès équitable et solidaire aux soins, l’évolution des mentalités et des attentes des nouvelles générations arrivant sur le marché du travail, ainsi que l’implication croissante des patients et de leurs proches dans la planification et la production des soins.

S’il ne s’agit pas en premier lieu d’une transformation technologique, il est certain que, dans l’industrie de l’information et de la connaissance qui est celle de la santé et des soins, les outils du numérique sont un des principaux leviers pour ces changements nécessaires.

Nous examinerons dans ce chapitre les enjeux stratégiques auxquels est confronté le plus grand centre hospitalier universitaire de Suisse (les Hôpitaux universitaires de Genève) avec ses deux mille lits et douze mille collaborateurs. Nous mettrons en parallèle avec chacun des programmes de son plan stratégique de transformation 2021-2025 les contributions attendues des outils numériques et de l’intelligence artificielle.

Ces contributions sont de différents ordres et répondent aux différentes missions d’un hôpital universitaire :

– Production de soins : outils d’aide au diagnostic, à la thérapie et à la planification des soins, détection voire anticipation de situations problématiques, automatisation de tâches répétitives, notamment administratives, nouvelles interfaces humain-machine, notamment vocales, implication directe des patients et des proches via des outils numériques1.

– Formation : personnalisation des formations, détection d’opportunité de formations individualisées2.

– Recherche et aide au pilotage des systèmes de santé : annotation automatisée des données cliniques, recherche clinique et translationnelle basée sur les données3.

Les enjeux stratégiques des Hôpitaux Universitaires de Genève

Une démarche participative a été menée en 2019-2020 auprès de deux mille citoyennes et citoyens de la région genevoise, du personnel des hôpitaux et de parties prenantes du système de soin régional afin de mieux comprendre les enjeux et attentes de la population et des professionnels quant aux rôles et à la place de l’hôpital universitaire dans un écosystème sanitaire en pleine évolution. Cette démarche a été largement influencée par la crise sanitaire survenue en 2020 et par son impact sur le fonctionnement et les adaptations de l’hôpital, démontrant la possibilité, dans l’urgence et la nécessité, d’opérer des changements notamment en ce qui concerne l’agilité de l’organisation, les possibles simplifications de processus, la mobilité interne du personnel, et la perméabilité de l’hôpital dans le réseau de soins. Plusieurs enjeux stratégiques ont été identifiés4.

1. Rendre l’hôpital plus humain

Considérer chaque individu dans toutes ses dimensions humaines implique notamment une prise en charge personnalisée, une continuité des soins avant, pendant et après l’hospitalisation. Un hôpital plus humain, c’est aussi un hôpital au sein duquel les patients et leurs proches peuvent être impliqués dans leur prise en charge en collaboration avec l’équipe médico-soignante, où la prise de décision partagée devient la norme et les pratiques sont fondées sur des données probantes.

2. S’adapter à la croissance et au vieillissement de la population

Acteurs centraux du système de santé, les hôpitaux doivent anticiper les conséquences de l’évolution démographique. L’augmentation et le vieillissement de la population accroissent la demande et impliquent le développement de nouvelles formes de prise en charge et l’organisation des soins en collaboration avec les partenaires du réseau.

3. Former, attirer et retenir les talents,
intégrer de nouveaux métiers

Les hôpitaux universitaires jouent un rôle majeur dans la promotion des métiers de la santé. Afin de motiver les collaborateurs et collaboratrices d’aujourd’hui et d’attirer celles et ceux de demain, les hôpitaux développent une politique de ressources humaines attrayante, une offre de formation adaptée, des conditions de travail optimales et une infrastructure moderne. Par ailleurs, la génération née avec le numérique arrive sur le marché du travail. Elle manifeste des attentes nouvelles en termes de modes de travail, de management et de construction des carrières. Pour y répondre, les hôpitaux doivent adapter les méthodes managériales et offrir des environnements répondant à ces nouveaux besoins.

4. Accroître la compétitivité de l’hôpital

Pour répondre aux nombreux défis qui attendent les hôpitaux, il est essentiel d’améliorer leur compétitivité, tant au niveau national qu’au niveau international. En particulier, ils doivent s’adapter à l’ouverture des frontières intra- et internationales qui accroît la mobilité des patients, ainsi qu’à des effectifs insuffisants dans certaines professions de la santé. Cela implique d’accroître le champ de leurs compétences et leur niveau d’excellence tout en coopérant activement à la recherche et à la formation. Une collaboration encore plus étroite avec les médecins de ville et les divers partenaires s’avère également indispensable.

5. Anticiper les effets des changements climatiques

L’évolution du climat et les dégradations environnementales influencent la santé de la population, en particulier des personnes défavorisées. Pour les hôpitaux, les enjeux sont multiples : anticiper l’évolution des pathologies et leurs occurrences, adapter les infrastructures au changement climatique et réduire les émissions de CO₂ directes et indirectes de l’hôpital.

Les outils numériques, un levier pour le plan stratégique 2021-2025 des Hôpitaux Universitaires de Genève

Résultant de la démarche participative, les recommandations récoltées ont permis de formuler sept programmes stratégiques pour la transformation de l’hôpital à l’horizon 20255. Chacun de ces programmes est ici examiné sous l’angle de la transformation numérique et du rôle potentiel de l’intelligence artificielle.

1. Libérer du temps de qualité pour permettre une meilleure prise en charge des patients,
en impliquant tous les métiers des hôpitaux

L’objectif de ce programme est d’optimiser le temps de présence avec les patients, augmenter leur niveau d’implication dans leur prise en charge et d’améliorer leur communication et coopération avec les différents métiers des hôpitaux.

Le transfert de tâches, notamment administratives, des professions médicales vers des professions non-soignantes sera facilité par des algorithmes informatisés et des outils numériques collaboratifs. L’amélioration de l’ergonomie des interactions avec les ordinateurs bénéficiera notamment des avancées de l’informatique vocale et de techniques innovantes de visualisation et de notification.

2. Rendre l’hôpital réactif et apprenant en temps réel pour produire des soins de qualité

L’accès aux données en temps réel produites par les différents composants des systèmes d’information des hôpitaux est aujourd’hui difficile. La mise en place de processus explicites de collecte, d’agrégation des données du terrain et de leur analyse doit faciliter les mécanismes de prises de décision à tous les niveaux, notamment pour la résolution des problèmes et pour l’amélioration de la qualité des prestations.

Le pilotage de l’hôpital par des données, qu’il s’agisse des processus de soins, logistiques, financiers ou administratifs, nécessite une meilleure maîtrise du sens des informations. L’annotation sémantique et l’interopérabilité des données sont donc un enjeu majeur et requièrent des investissements significatifs. L’intelligence artificielle se profile comme un outil pertinent, notamment pour l’analyse et l’annotation automatisée des textes en langage naturel, des images et d’autres signaux complexes.

Les outils numériques facilitent les démarches de coconstruction, de gestion et partage des idées, informations et connaissances, avec pour ambition de renforcer la capacité d’apprentissage, d’innovation et d’implémentation à tous les échelons de l’organisation.

3. Intégrer les proches aidants, les patients référents et les bénévoles dans la prise en charge des patients afin d’en améliorer la qualité

Il est nécessaire de proposer de nouveaux services à valeur ajoutée pour les patients et leurs proches et de mettre en place un partenariat durable avec les patients au sein des unités de soin et en adaptant les programmes de soins aux besoins des proches.

Les outils numériques jouent un rôle déterminant dans la capacité des patients et de leurs proches de participer aux soins, a fortiori s’ils sont personnalisés. Des algorithmes d’aide au diagnostic et à la décision permettent aux patients de mieux organiser leur prise en charge, et peuvent être associés à des outils de télémédecine, par exemple en dermatologie6.

4. Faire de la recherche et de l’innovation une pratique quotidienne

L’articulation entre les missions de soins et les missions de recherche peut être optimisée. Trop souvent considérées comme parallèles, ces deux activités pourraient se renforcer mutuellement. Une véritable évolution culturelle est donc nécessaire et implique des interventions à plusieurs niveaux.

Des algorithmes d’aide pour l’inclusion de patients dans les études cliniques, pour la gestion de leur consentement pour la recherche, pour la désidentification et l’annotation des données cliniques, ainsi que pour leur partage au niveau national sont en cours de développement7.

5. Accompagner les patients du domicile au domicile

Les hôpitaux sortent de leurs murs pour rester connectés à la communauté et répondre aux enjeux liés à l’accès et la continuité des soins, au vieillissement de la population, à l’augmentation des maladies chroniques ou encore à l’ambulatorisation des soins.

Sur la base des outils de cybersanté déployés au niveau national, tels que le dossier électronique du patient, des services à valeur ajoutée doivent être développés pour faciliter la coordination des soins, la coopération et l’aide à la décision pour les patients, leurs proches et les professionnels de la santé, en particulier en ce qui concerne la gestion des médicaments et celle des patients chroniques et complexes. La télémédecine et l’intégration de données générées directement par les patients jouent par ailleurs un rôle croissant.

6. Former et intégrer de nouveaux métiers, faire évoluer les métiers existants et adapter les modes de travail pour mieux répondre aux attentes des collaborateurs

Professions émergentes, nouvelles attentes en termes de construction de carrière et d’équilibre entre vie privée et vie professionnelle ou encore transformation des métiers par le numérique : nombreux sont les défis auxquels fait face le personnel des hôpitaux.

La crise sanitaire a permis de mettre en place d’autres modes de travail, de communication, de formation ou de prise de décision. Elle a offert de nouvelles possibilités de mobilité au sein de l’institution ou de découverte d’autres métiers. Ces expériences pratiques peuvent être valorisées et intégrées au fonctionnement même des hôpitaux.

Des réseaux sociaux au sein de l’entreprise et des applications de l’intelligence artificielle dans le domaine de la gestion des ressources humaines permettent d’envisager des améliorations substantielles pour le recrutement, la mobilité interne et la rétention de talents. Les outils numériques jouent un rôle déterminant dans la mise en place de modes de travail nomades.

7. Rendre les hôpitaux plus agiles pour relever durablement les défis organisationnels, économiques, environnementaux et sociaux

La crise sanitaire liée à la Covid-19, les crises économique et sociale qui en ont découlé ainsi que la question du réchauffement climatique concernent directement les hôpitaux. En tant que premier fournisseur de soins hospitaliers, premier employeur de Suisse romande et grand consommateur de ressources, l’hôpital se doit de contribuer à la mise en place d’une médecine plus durable et plus responsable au niveau social, environnemental et économique.

Face à la crise sanitaire, les hôpitaux ont su mettre en place des approches innovantes permettant de réduire la charge administrative de nombreuses activités. Aujourd’hui, il s’agit de s’en inspirer pour revisiter en profondeur les processus chronophages et faire preuve de davantage d’agilité et d’efficacité, notamment par la dématérialisation, la simplification, l’automatisation et la redistribution des tâches.

1. Topol E.J. « High-performance medicine: the convergence of human and artificial intelligence ». Nature Med. 2019;25(1):44-56. Topol E.J. « A decade of digital medicine innovation ». Sci. Transl. Med. 2019; 11:7610.

2. Duong M.T., Rauschecker A.M., Rudie J.D., Chen P.H., Cook T.S., Bryan R.N., Mohan S. « Artificial intelligence for precision education in radiology ». Br. J. Radiol. 2019 nov.; 92(1103):20190389. Han E.R., Yeo S., Kim M.J., Lee Y.H., Park K.H., Roh H. « Medical education trends for future physicians in the era of advanced technology and artificial intelligence: an integrative review ». BMC Med. Educ. 2019;19(1):460.

3. Campion T.R., Craven C.K., Dorr D.A., Knosp B.M. « Understanding enterprise data warehouses to support clinical and translational research ». J. Am. Med. Inform. Assoc. 2020; 27(9):1352-1358.

4. Enjeux du plan stratégique Vision 20+5, https://www.hug.ch/sites/interhug/files/structures/vision-2025/documents/21hug04_brochure_205_webok2.pdf, pages 6-7, consulté le 29 décembre 2021.

5. Projets du plan stratégique Vision 20+5, https://www.hug.ch/vision-2025, consulté le 29 décembre 2021.

6. Hogarty D.T., Su J.C., Phan K., Attia M., Hossny M., Nahavandi S., Lenane P., Moloney F.J., Yazdabadi A. « Artificial Intelligence in Dermatology-Where We Are and the Way to the Future: A Review ». Am J Clin Dermatol. 2020; 21(1):41-47.

7. SPHN – le réseau Suisse de médecine de précision, https://sphn.ch/fr/home/, consulté le 6 mai 2021.