Chaque année en Europe, près de 300 000 personnes décèdent des suites d’une arythmie cardiaque. Ces arythmies sont causées lorsque l’activation électrique du cœur, qui lui permet de se contracter, circule de façon désorganisée. Le cœur peut alors se mettre à battre trop vite, trop lentement ou de manière anarchique, pouvant donner lieu à de graves conséquences y compris chez des personnes jeunes qui ne présentent aucun signe avant-coureur.

Pour mieux prévenir et comprendre ce mécanisme de « désorganisation » de l’activité électrique, la modélisation numérique du cœur est un élément clé. A l’aide de modèles numériques qui divisent le cœur en éléments, chacun couvrant quelques centaines de cellules, les cardiologues et chercheurs peuvent désormais reproduire le fonctionnement du muscle cardiaque et simuler divers scenarios pour mieux étudier les interactions complexes entre les différents composants du cœur. Ces modèles numériques prennent en compte de nombreux facteurs tels que la géométrie du muscle cardiaque, la conductivité électrique des tissus et la mécanique cardiaque.

En simulant les troubles du rythme cardiaque, les équipes de recherche peuvent mieux en comprendre les mécanismes et développer de nouvelles stratégies de traitement.

Cette approche a donc montré ses limites et, si elle est devenue un outil précieux pour la médecine personnalisée, la modélisation numérique du cœur peut aller encore plus loin et notamment refléter avec encore plus de précision la complexité du cœur humain.

Initié en avril 2021, le projet européen MICROCARD financé par l’EuroHPC JU vise à répondre à ce défi en développant un logiciel capable, grâce à l’utilisation de supercalculateurs, de simuler le comportement électrique du cœur entier modélisé cellule par cellule, à une échelle de l’ordre du micromètre, afin d’étudier le plus précisément possible les tissus dits « anormaux ». Aujourd’hui, à l’aube de la fin de la première phase du projet, les mathématiciens, informaticiens, biophysiciens et ingénieurs biomédicaux de MICROCARD ont franchi plusieurs étapes dont la résolution d’un problème mathématique majeur rendant désormais possible la modélisation de la cellule unique qui permettra, à terme, d’offrir aux soignants une toute nouvelle compréhension du cœur.

L’accessibilité à cette nouvelle frontière de la modélisation est par ailleurs en bonne voie puisque l’équipe rôde à l’heure actuelle la première version de l’application web qui permet au public soignant de déjà tester une version initiale de l’outil.  

Pour poursuivre ses activités de recherche et assurer le maintien de la durabilité du code ainsi que son application à d’autres tissus comme les tissus neuronal ou cérébral, le projet MICROCARD a obtenu un nouveau financement européen pour la construction d’un Centre d’Excellence.