Recherche,

De la physique à la médecine

Enseignant-chercheur dans le Corps national des astronomes et physiciens (CNAP) à l’Observatoire de Lyon (1), Dominique Gibert se trouve en Guadeloupe au moment de notre échange. Il y dédie une part de sa recherche à l’étude de l’activité du volcan la Soufrière.

Spécialisé en géophysique, ce chercheur a par ailleurs toujours eu une appétence pour les problématiques en médecine. De la géophysique à l’épidémie de Covid-19, en passant par l’imagerie médicale se dessine le fil rouge de ses recherches : le traitement du signal et la théorie de l’information.

Ce domaine spécialisé de la physique lui permet d’aborder des problèmes à la fois différents et analogues. Ainsi de la détection des signaux précurseurs d’une éruption volcanique de faible amplitude, ou des premiers signes de la deuxième vague de l’épidémie covid-19. Deux problèmes qui nécessitent l’identification de signaux précurseurs à très court terme et à l’aide de très peu de données.

En physique, il est courant d’aborder un problème avec des outils développés pour un autre problème .
Fort de cette expertise, il a développé dans cette même démarche un modèle pour prédire l’évolution de l’épidémie de covid-19 en Guadeloupe.

La Guadeloupe, une situation particulière

Prédire l’évolution de l’épidémie s’avère particulièrement important dans cette région d’outre-mer. Notamment en raison de sa situation géographique. Sur cette ?le située à plus de 6000 km de Paris, difficile d’envisager autant de transferts de patients entre h?pitaux tel que réalisé en métropole. Par ailleurs, demander des lits en réanimation supplémentaires peut nécessiter de faire appel à des détachements militaires. Une logistique qui doit s’anticiper de nombreux jours à l’avance.

Dans ces conditions, estimer le nombre de cas, le nombre de formes graves et les besoins en réanimation constituent des informations précieuses pour les services hospitaliers locaux. C’est dans cet objectif que Dominique Gibert initie une collaboration sur la covid-19 avec des médecins. Gr?ce à ses liens tissés au fil des années avec des médecins en Guadeloupe – notamment la médecin Meriem Allali du SAMU Smur 971 à Pointe-à-Pitre, ce physicien commence à s’intéresser à l’évolution de la courbe du nombre de cas positifs à la covid-19.

A son premier stade, cette courbe suit ? une belle exponentielle ?. Cette forme mathématique caractéristique d’une épidémie permet aux médecins d’estimer, sur la base des cas identifiés, le nombre de cas potentiels dans les prochains jours. Mais rapidement ? cette exponentielle n’en n’est plus une ? explique le chercheur. Ce qui pouvait s’apparenter à un exercice pour étudiants en mathématiques devient plus complexe. Il travaille alors au développement d’un modèle plus réaliste.
 

Un modèle de physique alimenté par des médecins

D'un point de vue de la modélisation, le cas de la Guadeloupe s’avère relativement simple. Contrairement à la métropole, ou à d’autres pays peuplés de plusieurs dizaines de millions d’habitants, la Guadeloupe n’en compte que 400 000. Une particularité qui permet à Dominique Gibert de proposer une simulation dans laquelle chaque individu est modélisé. Cette approche dite stochastique demanderait en revanche des ressources informatiques irréalistes pour simuler le comportement de 60 millions d’habitants.

A partir d’une situation initiale, chaque individu interagit de manière aléatoire avec d’autres individus en tenant compte de nombreux paramètres. Nombre de cas de départ, cha?ne de contamination, cha?ne de pathologies - allant de cas asymptomatiques à des formes sévères, voire des décès -, pyramide des ?ges, … Autant données qui peuvent alors être intégrées aux simulations.

Les médecins ont ici joué un r?le clé dans le développement du modèle. Gr?ce à leurs informations obtenues au jour le jour, Dominique Gibert a construit des simulations plus réalistes en tenant compte de la situation sanitaire locale.
 

Des savoir-faire spécialisés face à un enjeu sanitaire global

En raison du faible nombre de cas lors de la première vague en Guadeloupe – 15 morts, l’évolution précise de l’épidémie reste difficile. Mais en répétant de nombreuse fois les simulations, il est possible d’extraire des données une fourchette de variabilité.

Cela permet aux scientifiques d’établir des estimations fiables des besoins en réanimation. Après la fin du premier confinement, ils étudient également comment stabiliser la situation sanitaire : combien d’asymptomatiques faut-il détecter pour un symptomatique identifié, combien de tests à réaliser par jour, …
L’objectif était de mettre au point un outil, alimenté par les médecins, qui soit utilisable en retour par eux-même 
Cette relation de la recherche avec les médecins s’avère essentielle pour répondre rapidement aux évolutions complexes d’une situation sanitaire spécifique. 

Ces échanges directs ont d’ailleurs permis aux scientifiques de revoir de nombreux paramètres du modèle à l’arrivée de la seconde vague confie le chercheur : ? deuxième vague ne se passe pas du tout comme la première. D'après les médecins, la cha?ne de pathologies en Guadeloupe est différente de celle de mars. De nombreux cas semblent plus graves ?.

Mettre ses savoir-faire au service des médecins, en ? second couteau ? - comme il le dit lui-même -, c’est l’une des motivations de Dominique Gibert depuis ses débuts dans la recherche. Une approche qui démontre aujourd'hui comment des compétences issues d’un domaine spécialisé peuvent répondre à un enjeu sociétal qui dépasse le champ disciplinaire.