Données hospitalières, SNDS… des ressources disponibles mais encore peu interopérables
Le jumeau numérique, issu du monde industriel, trouve désormais des applications en santé. Il s’agit d’un modèle évolutif d’un patient, d’un organe ou d’un processus physiologique, construit à partir de données médicales, biologiques, comportementales et environnementales. Contrairement à une image médicale figée, ce modèle est dynamique : il évolue dans le temps, simule l’évolution d’une maladie ou teste les effets de traitements. Il se distingue ainsi par sa capacité à soutenir une approche prédictive et personnalisée de la médecine, adaptée aux spécificités de chaque patient.
L’usage du jumeau numérique s’étend également aux industriels du médicament et du dispositif médical. Il offre un levier pour optimiser la R&D, réduire les coûts et les délais d’essais cliniques, simuler l’efficacité d’un produit. Le développement des jumeaux numériques repose sur la qualité et l’accessibilité des données. Or, malgré l’existence en France d’actifs importants comme le SNDS ou les entrepôts de données hospitaliers, les difficultés persistent : hétérogénéité des sources, volumétrie variable, structuration inégale, confidentialité, biais algorithmiques.
Une croissance mondiale annuelle de 24,35 % prévue entre 2025 et 2030
Estimé à 1,16 milliard USD en 2024, le marché mondial des jumeaux numériques appliqués à la santé devrait croître jusqu’à 4,69 milliards USD d’ici 2030, selon Next Move Strategy Consulting, avec un taux de croissance annuel moyen de 24,35 % entre 2025 et 2030. Cette dynamique est portée par l’intégration de technologies comme l’intelligence artificielle, l’Internet des objets et le machine learning, qui permettent de modéliser numériquement des patients à partir de données de santé en temps réel. Les pouvoirs publics jouent un rôle dans l’accélération du marché. Aux États-Unis, des initiatives comme la stratégie nationale R&D sur les jumeaux numériques (OSTP/NITRD) ou les programmes du NIH et du FDA posent des bases normatives et encouragent l’adoption en environnement clinique. En Europe, plus de 890 millions USD sont mobilisés via les programmes Horizon Europe, Digital Europe et EU4Health pour favoriser l’intégration des jumeaux numériques.
Les hôpitaux et les laboratoires pharmaceutiques en tête des usages
Le marché est segmenté en logiciels (57,6 %) et services (42,4 %), les premiers jouant un rôle grâce aux plateformes de simulation, d’analyse prédictive et de modélisation. Les services (intégration, maintenance, formation) soutiennent les déploiements sur le terrain. Par type, les “process twins” émergent comme leviers d’optimisation des processus hospitaliers, tandis que les applications les plus répandues se concentrent sur la découverte de médicaments, la médecine personnalisée et les essais cliniques virtuels. Les principaux utilisateurs incluent les établissements de santé (30,3 %), suivis des entreprises pharmaceutiques (18,4 %), des fabricants de dispositifs médicaux et du secteur académique.
Pays et régions : des dynamiques d’adoption différenciées
- Les États-Unis et le Canada s’illustrent par des stratégies fédérales structurées et des investissements publics pour encadrer le développement de jumeaux numériques fiables et sécurisés.
- En Chine, une directive de 2024 impose aux hôpitaux publics tertiaires la mise en place de plateformes de gestion intégrées d’ici 2027. Le Japon voit dans les jumeaux numériques une réponse à son vieillissement démographique, tandis que l’Inde et la Corée du Sud investissent dans des plateformes fédérées pour des décisions cliniques en temps réel.
- En Amérique Latine & Afrique : La modernisation des systèmes hospitaliers et la planification urbaine intelligente favorisent une adoption croissante. Le Moyen-Orient développe également des jumeaux numériques pour améliorer la qualité des soins et la gestion des flux hospitaliers.
- L’UE, le Royaume-Uni, l’Allemagne et la France multiplient les programmes visant à renforcer l’interopérabilité, la modélisation personnalisée et l’utilisation clinique de ces outils. L’Espagne mise sur l’intégration des systèmes de santé pour favoriser les usages.
La progression des modèles de soins centrés sur le patient, en particulier dans la gestion des maladies chroniques, alimente la demande pour des solutions de simulation capables de soutenir la décision médicale. Les applications les plus ciblées concernent la cardiologie, l’oncologie et la médecine de précision, dans des environnements où les enjeux de suivi patient sont critiques. Cependant, le pays se heurte à plusieurs défis.
Souveraineté numérique et ancrage territorial
La question de la souveraineté des données se traduit par une montée en puissance des infrastructures cloud régionales, avec une volonté d’héberger les données sensibles sur le territoire. En parallèle, les collaborations transfrontalières, notamment au sein de l’Union européenne, soutiennent le transfert de technologies et le développement de solutions hybrides combinant innovation locale et expertise européenne. Pour les investisseurs, les opportunités se situent sur les modules plug-and-play, l’intégration au cœur des flux hospitaliers, et les solutions de télésurveillance alimentées par la simulation.
Le consentement et la relation de soin reconfigurés
Cette technologie n’est pas sans risques. Elle pourrait aboutir à une réduction de la personne à un ensemble de données modélisées, et entretenir une confusion entre la réalité humaine et sa représentation numérique. L’adossement à des normes statistiques pourrait enfermer l’individu dans des catégories ou des prédictions qui le dépassent, au risque d’une perte de maîtrise sur sa propre santé. Le patient pourrait alors devenir spectateur d’un modèle qui oriente les décisions cliniques.
L’usage du jumeau numérique questionne également le cadre du consentement éclairé. Il pourrait glisser vers une adhésion tacite à des protocoles où la décision technique prévaut, rendant invisibles les choix personnels du patient et le discernement du professionnel de santé. La relation patient-médecin elle-même s’en trouve transformée. Elle devient quadrangulaire : aux côtés du patient et du soignant, interviennent le jumeau numérique et ses concepteurs. Cela redéfinit les responsabilités de chacun et redistribue la confiance dans la décision.
Soutenabilité, accès et équité en question
Le développement des jumeaux numériques repose sur des infrastructures technologiques lourdes et énergivores. Cette exigence pose des questions de soutenabilité environnementale, mais aussi d’équité dans l’accès aux soins : tous les patients et établissements auront-ils les moyens de bénéficier de ces outils ? Enfin, l’interopérabilité reste un frein, les hôpitaux faisant face à des formats de données hétérogènes et des systèmes d’information cloisonnés. Les travaux du NIST et d’autres organismes visent à résoudre ces obstacles pour soutenir la scalabilité du marché.
Deux exemples de jumeaux numériques
Un jumeau numérique pour cartographier les allergies respiratoires en Normandie
Le jumeau numérique s’appuie sur la combinaison de plusieurs sources : délivrances de médicaments en lien avec les allergies (données anonymisées par le Health Data Hub), épisodes polliniques observés par le RNSA, caractéristiques locales (végétation, météo, type de cultures, etc.). Ces données sont agrégées et visualisées dans des cartes interactives 2D et 3D, disponibles à l’échelle communale. La modélisation repose sur des algorithmes d’apprentissage automatique capables d’identifier des corrélations entre exposition aux pollens et délivrances de traitements. Les outils développés permettent ainsi d’estimer l’état de santé allergique d’un territoire donné, et de projeter son évolution en fonction des conditions météorologiques.
Le démonstrateur a été présenté dans les villes de Caen et Rouen. Les premières analyses, couvrant une période de huit ans, ont révélé de nouvelles informations sur la localisation des allergènes dans la région. Elles laissent entrevoir des usages pour l’alerte pollinique, mais aussi pour l’aménagement urbain et la planification territoriale tenant compte des risques allergènes.
SimbiotX : un jumeau numérique multiscalaire pour simuler tissus et flux sanguins
Développé par une équipe franco-allemande, le projet SimbiotX combine modélisation cellulaire et circulation sanguine pour prédire l’évolution des pathologies, optimiser les traitements et limiter les actes invasifs. D’un côté, la modélisation dynamique des tissus multicellulaires à partir d’imageries tissulaires ; de l’autre, la simulation des flux sanguins dans les organes. Ces approches complémentaires permettent de concevoir des modèles hybrides capables de relier le fonctionnement cellulaire aux effets systémiques observés chez les patients.
Vers des diagnostics et traitements moins invasifs
Les travaux de SimbiotX ont déjà permis de rapprocher données d’imagerie et coupes de tissus tumoraux. Grâce à cette corrélation, les modèles peuvent être paramétrés pour reproduire la structure, la perfusion et la fonction des organes. Associée à des biomarqueurs, cette approche pourrait à terme limiter le recours aux biopsies dans le diagnostic tumoral. En modélisant la progression des pathologies, elle pourrait également orienter les décisions thérapeutiques. Par ailleurs, l’équipe collabore avec le département de toxicologie du IfADo Leibniz Institute (Allemagne) pour simuler, par exemple, les effets d’un surdosage en paracétamol. En créant un jumeau numérique du foie à l’échelle cellulaire, les chercheurs testent des hypothèses biologiques avant de les confirmer par l’expérimentation, limitant ainsi les essais in vivo.
Un appui à la chirurgie, d’abord en rétro-analyse
L’expertise d’Irène Vignon-Clementel, notamment en simulation des maladies cardiaques congénitales, s’étend désormais aux pathologies du foie. En collaboration avec le professeur de chirurgie Éric Vibert (Centre-hépatobiliaire de l’hôpital Paul Brousse, AP-HP), l’équipe cherche à développer des modèles dits « hémodynamiques », capables d’anticiper les effets d’une résection partielle du foie sur la circulation sanguine du patient. Ces outils sont aujourd’hui utilisés a posteriori pour analyser les conséquences d’une intervention. Mais l’objectif, à moyen terme, est de les intégrer directement dans la planification opératoire. Soutenue par une bourse ERC pour le projet MoDeLLiver, Irène Vignon-Clementel table sur un horizon de cinq à dix ans pour leur utilisation prospective par des chirurgiens experts.
Applications élargies et enjeux de ressources
Au-delà de la chirurgie et du diagnostic, les champs d’application des modèles SimbiotX incluent la biotechnologie, la conception de prothèses ou encore la recherche en toxicologie. Leur capacité à intégrer biomécanique, biochimie et flux à différentes échelles ouvre de nombreuses perspectives. Mais leur développement exige des compétences pointues et des moyens renforcés.
