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Les chiens combinés à l’apprentissage automatique peuvent-ils aider à détecter le cancer de la prostate chez l’homme ? L’intelligence artificielle (IA) est de plus en plus utilisée comme outil d’aide à la création de nouveaux diagnostics et traitements dans les domaines des sciences de la vie, de la médecine et des soins de santé. Une nouvelle étude évaluée par des pairs et publiée dans PLOS One démontre la faisabilité d’une méthode de diagnostic non invasif et précoce du cancer de la prostate chez l’homme en combinant l’odorat des chiens et l’apprentissage automatique de l’IA.
« Le cancer de la prostate est la deuxième cause de décès par cancer chez les hommes dans les pays développés », écrit l’équipe de recherche internationale dirigée par Claire Guest de Medical Detection Dogs (MDD) au Royaume-Uni, avec des chercheurs américains de la faculté de médecine de l’université John Hopkins, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), de la faculté de médecine de Harvard, du Massachusetts General Hospital et d’autres institutions.
Le cancer de la prostate est l’un des types de cancer les plus fréquemment diagnostiqués dans le monde. Aux États-Unis, environ un homme sur huit se verra diagnostiquer un cancer de la prostate au cours de sa vie, selon l’American Cancer Society. Au niveau mondial, sur les 19,3 millions de nouveaux cas de cancer, 7,3 % étaient des nouveaux diagnostics de cancer de la prostate, selon les statistiques sur le cancer de GLOBOCAN 2020. Les autres cancers les plus fréquemment diagnostiqués l’année dernière sont le cancer colorectal (10 %), le cancer du poumon (11,4 %) et le cancer du sein chez la femme (11,7 %), selon le même rapport.
« Une stratégie de détection plus sensible et plus spécifique du cancer mortel de la prostate, au-delà du dépistage sérique de l’antigène prostatique spécifique (PSA) dans la population, est nécessaire de toute urgence », ont insisté les chercheurs.
Le cancer de la prostate a un taux de survie élevé s’il est détecté avant qu’il ne se propage à d’autres parties du corps. Le taux de survie relatif à cinq ans aux États-Unis pour un cancer de la prostate localisé ou régional est proche de 100 %, selon une analyse de l’American Cancer Society basée sur les données de la base SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results), gérée par l’Institut national du cancer (NCI). Toutefois, si le cancer de la prostate s’est propagé à d’autres parties du corps, le taux de survie relative à cinq ans aux États-Unis chute à un niveau alarmant de 30 %, selon le même rapport. Cela souligne la nécessité d’un dépistage et d’un traitement précoces.
« Le diagnostic par olfaction canine, qui fait appel à des chiens entraînés à détecter le cancer par l’odorat, s’est avéré à la fois spécifique et sensible », expliquent les chercheurs.
Selon une étude publiée en 2009 dans le Journal of the Royal Society Interface, les chiens, grâce aux millions de neurones sensoriels de leur cavité nasale, sont capables de détecter une concentration d’odeurs d’une à deux parties par billion.
« Nous avons testé la faisabilité clinique d’une approche interdisciplinaire et intégrative de la biodétection précoce du cancer de la prostate dans l’urine en utilisant l’olfaction canine entraînée, l’analyse des composés organiques volatils (COV) par chromatographie en phase gazeuse et spectroscopie de masse (GC-MS), l’examen assisté par un réseau neuronal artificiel (ANN) et le profilage microbien dans le cadre d’une étude pilote en double aveugle », ont écrit les chercheurs.
L’étude a utilisé des échantillons d’urine de l’Université Johns Hopkins, anonymisés et en aveugle pour les chiens de détection médicale. Un Labrador femelle de 4 ans, Florin, et un Vizsla hongrois à poil dur de 7 ans, Midas, ont été entraînés sur des échantillons de cancer de la prostate et des échantillons de contrôle entre 2015 et 2018.
« Alors que les chiens eux-mêmes ne sont pas pratiques en tant que capteurs de diagnostic évolutifs, l’olfaction artificielle pour la détection du cancer peut être testée », écrivent les chercheurs.
Les chercheurs ont entraîné un réseau neuronal artificiel (RNA) pour lui permettre de prédire les diagnostics des chiens. Plus précisément, un perceptron multijoueur (MLP) entièrement connecté, dont les neurones utilisent des fonctions de transfert sigmoïde, a été entraîné à l’aide de PatternMaster.
« Le système d’olfaction canine était sensible à 71 % et spécifique à 70-76 % pour détecter le cancer de la prostate de Gleason 9 », rapportent les chercheurs. « Nous avons également confirmé les différences de COV par GC-MS et les différences de microbiote par séquençage de l’ADNr 16S entre les témoins positifs au cancer et les témoins négatifs à la biopsie. En outre, l’ANN entraîné a identifié des régions d’intérêt dans les données GC-MS, en se basant sur les diagnostics canins. »
« L’objectif final de l’étude pilote que nous présentons ici était d’ouvrir la voie au développement d’outils de diagnostic olfactif basés sur des machines qui définissent et récapitulent ce qui peut être détecté et accompli aujourd’hui par l’olfaction canine », écrivent les chercheurs.
Avec cette étude pilote en double aveugle, les chercheurs britanniques et américains ont ouvert la voie à la possibilité de développer à l’avenir des outils de diagnostic non invasifs et de détection précoce du cancer de la prostate à l’aide de chiens et de l’intelligence artificielle, ce qui confirme que les chiens sont bien les meilleurs amis de l’humanité.
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