Il y a cinq ans, lors d’un vol vers la Norvege, le biologiste de l’Universite de Stanford, Michael Snyder, a remarque que son corps ne se comportait pas comme il le devrait. Selon les multiples trackers de fitness qu’il portait a l’epoque, sa frequence cardiaque etait inhabituellement elevee et son pouls – une mesure du niveau d’oxygene dans le sang – etait inhabituellement bas. « Quand j’ai atterri, ils ne sont jamais revenus a la normale », dit-il. « Alors je savais que quelque chose n’allait pas. »
Snyder pouvait deviner ce que c’etait : deux semaines plus tot, il avait aide son frere a installer une cloture dans le Massachusetts rural – le pays des tiques. Effectivement, peu de temps apres son arrivee en Norvege, il a developpe une fievre compatible avec la maladie de Lyme. Un medecin norvegien lui a administre des antibiotiques pour combattre l’infection jusqu’a son retour chez lui, lorsqu’un test a confirme le diagnostic. « Et les premiers indices provenaient en fait de ma montre intelligente et de mon bouf a impulsions », explique Snyder. « Plutot cool. »
Snyder portait les appareils dans le cadre d’une etude en cours, lancee en 2010, dans laquelle son laboratoire suit les donnees portables et autres d’une centaine de personnes, dont lui. (Au moment ou nous parlons, il montre ses poignets, brandissant pas moins de quatre montres connectees.) « Au moment ou nous avons commence, la plupart des gens ne les utilisaient meme pas vraiment a des fins de sante », dit-il, juste pour surveiller l’activite quotidienne. « Nous avons realise, mon Dieu, que ce sont de tres bons moniteurs 24h / 24 et 7j / 7 de votre physiologie. » Il se demande ce que l’on peut apprendre de toutes ces donnees.
Peut-etre beaucoup. Dans un examen des donnees personnelles de la smartwatch de Snyder au cours des deux annees precedant son experience de la maladie de Lyme, son equipe a trouve des preuves de trois infections virales deja confirmees par des tests, dont une asymptomatique. « Ainsi, chaque fois que j’etais malade, nous pouvions le detecter avec une frequence cardiaque et une temperature cutanee elevees – avant l’apparition des symptomes », dit-il. Les chercheurs ont commence a concevoir des algorithmes pour identifier les ecarts par rapport aux signes vitaux de base chez n’importe qui, dans le but de combiner des donnees genetiques, portables et autres pour predire les troubles metaboliques, estimer le risque cardiovasculaire et effectuer d’autres evaluations de sante a distance.
Ainsi a commence une voie de recherche – desormais rejointe par des laboratoires du monde entier – qui pourrait permettre aux montres intelligentes de detecter quand les gens sont infectes par Covid-19 avant qu’ils ne soient testes, ou meme avant qu’ils ne se sentent malades. Ces dernieres annees, Snyder et un certain nombre d’autres groupes de recherche ont utilise des appareils portables pour surveiller la sante cardiaque et detecter les maladies infectieuses. Maintenant, beaucoup esperent que les gadgets pourront etre mis a profit dans la bataille pour arreter la propagation de Covid-19.
Tout au poignet
Le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le Covid-19, a infecte plus de 100 millions de personnes et en a tue plus de 2 millions. Accelerant sa propagation, les personnes porteuses du virus peuvent le transmettre a d’autres sans savoir qu’elles sont infectees. Des tests rapides massifs pourraient reduire cette transmission en alertant les gens de l’infection, mais la plupart des gens ne se font pas tester tous les jours, et il n’y aurait de toute facon pas suffisamment de ressources pour le faire. Trouver des moyens d’identifier rapidement les personnes les plus susceptibles d’etre testees positives pourrait sauver des vies.
Comme le suggere Snyder, l’interet d’utiliser des montres intelligentes, des trackers de fitness et d’autres gadgets similaires a cette fin est qu’ils peuvent surveiller (selon l’appareil) la frequence cardiaque, la frequence respiratoire, le sommeil, la temperature, la pression arterielle et les niveaux d’activite – et que des dizaines de des millions d’Americains les portent deja.
Les appareils portables peuvent capturer plusieurs signes vitaux, y compris la frequence cardiaque et les niveaux d’activite, et envoyer des alarmes lorsque quelque chose est eteint. Reportage de M. Hutson/Knowable Magazine
« Nous voyons un potentiel d’aide » avec Covid-19, declare Giorgio Quer, directeur de l’intelligence artificielle au Scripps Research Translational Institute et l’un des dirigeants de Detect, l’un des plus grands efforts a ce jour pour tester cette idee.
En octobre, son equipe a publie un article dans Nature Medicine faisant etat de leurs decouvertes dans une etude de 30 000 personnes qui ont partage leurs donnees de sante au printemps dernier. Ils se sont concentres sur les utilisateurs d’appareils qui avaient ete testes pour Covid-19 au moins une fois et qui avaient signale des symptomes ou leur absence sur une application pour smartphone personnalisee.
L’etude a utilise une metrique de precision commune appelee AUC ; une ASC elevee necessite de minimiser a la fois les faux positifs et les faux negatifs. La principale question des chercheurs etait de savoir si les informations portables – frequence cardiaque au repos, sommeil et activite – ajouteraient quelque chose aux symptomes autodeclares. En effet, il l’a fait. En utilisant uniquement les symptomes, l’algorithme simple code manuellement a obtenu une ASC de 0,71. Les donnees quotidiennes des capteurs ont a elles seules effectue a peu pres la meme chose – 0,72. Mais en ajoutant des capteurs aux symptomes, l’ASC a atteint 0,80, une amelioration statistiquement significative. « Les decouvertes la-bas sont vraiment passionnantes », declare Quer.
En novembre, l’equipe de Snyder a Stanford a publie un article dans Nature Biomedical Engineering decrivant leur etude d’environ 5 000 participants. Elle differe de l’etude Scripps dans sa resolution, en zoomant sur les changements d’heure en heure de certaines mesures. L’algorithme du groupe de Stanford recueille des donnees sur trois signaux, tous relatifs a la ligne de base de la personne – une frequence cardiaque au repos elevee (resultat d’une inflammation), un rapport eleve entre la frequence cardiaque au repos et les pas quotidiens effectues et un sommeil accru (une facon dont le corps s’active cellules immunitaires) – et recherche les tendances. Parmi 32 porteurs d’appareils qui avaient presente des symptomes de Covid-19, il a detecte des signaux lies aux symptomes signales une mediane de quatre jours avant l’apparition de ces symptomes.
Une limitation, cependant, est que cette analyse, comme celle de Scripps, etait retrospective. Autrement dit, il a examine les donnees collectees a la fois avant et apres un point de prediction, ce qui n’est pas tres utile si vous voulez attraper l’infection au fur et a mesure qu’elle se produit. L’objectif final est un systeme prospectif qui detecte une eventuelle maladie en temps reel, aidant les porteurs a decider s’ils doivent se faire tester ou s’isoler.
L’equipe de Snyder a egalement evalue son systeme en mode prospectif. Ils ont execute une simulation : a un moment donne, s’ils ignoraient les donnees qu’ils avaient collectees apres ce moment, leur systeme pourrait-il detecter la maladie, meme s’il n’y avait pas eu de symptomes signales ? Vingt-quatre porteurs de Fitbit qui etaient tombes malades disposaient de suffisamment de donnees presymptomatiques pour tester cette hypothese. Dans 15 d’entre eux, le systeme a attrape la maladie.
Stanford pilote actuellement un systeme qui alerte les utilisateurs d’appareils portables d’une eventuelle infection a Covid-19, a l’aide d’un systeme a deux alarmes. Si les signaux depassent un certain seuil, il produit une alarme jaune. S’ils restent eleves pendant 12 heures, cela produit une alarme rouge, suggerant fortement un test ou un isolement. S’il n’y avait qu’une alarme jaune, dit Snyder, de frequentes fausses alarmes pourraient amener certaines personnes a ignorer completement les alarmes. Leur systeme a deja detecte plusieurs cas dans lesquels l’alarme s’est declenchee avant l’apparition des symptomes, et il fonctionne avec plusieurs types de montres.
Scripps concoit egalement un systeme d’alerte, dit Quer. De tels systemes ne necessitent pas l’approbation de la FDA tant qu’ils n’offrent pas de diagnostics, dit-il. Ils pourraient simplement dire que vous avez un rythme cardiaque eleve, ce qui est en correlation avec divers problemes, y compris un virus respiratoire tel que Covid-19 ou la grippe. « C’est un peu comme votre thermometre », dit Snyder. « Une temperature elevee peut etre due a plusieurs choses. »
Defis
L’un des principaux defis de tout systeme d’alerte de ce type est le degre d’incertitude du signal, ce qui rend difficile l’etablissement de lignes de base precises qui, lorsqu’elles sont depassees, indiquent un probleme possible. Certaines personnes, par exemple, prennent des medicaments qui brouillent les donnees en affectant la frequence cardiaque, ou ont des difficultes a respirer en raison d’un asthme severe, comme certaines l’ont fait dans l’etude de Snyder. Et les alarmes peuvent egalement etre declenchees par des facteurs autres que l’infection, notamment les longs vols, l’alcool ou le stress. (« Nous appelons cela la bosse des vacances », dit Snyder, que ce soit en raison de voyages, de boissons ou de beaux-parents.)
Des chercheurs de l’Universite Purdue et d’une entreprise de technologie de la sante appelee physIQ tentent de relever ce defi dans une etude visant a ameliorer les signaux portables, en vue de la detection de Covid-19. Les participants portent une smartwatch Samsung et un patch d’electrocardiogramme sur la poitrine pendant cinq jours. Le patch collecte des donnees de frequence cardiaque plus fiables que la montre. Les chercheurs l’utilisent comme donnees de formation afin qu’un algorithme puisse apprendre a interpreter les donnees de la montre d’une maniere qui s’aligne sur les donnees du patch. Leur objectif est de « decouvrir comment tirer le meilleur parti possible de l’appareil au poignet », explique Stephan Wegerich, directeur scientifique de physIQ.
L’etude examine egalement la convivialite. Les participants doivent porter la montre bien ajustee pour ameliorer les signaux et, contrairement aux reglages d’usine, elle collecte des donnees brutes a une frequence elevee, de sorte que les utilisateurs doivent la charger deux fois par jour pendant plusieurs heures pour maintenir la batterie en vie. Bien que cela puisse faire reculer certains porteurs occasionnels de smartwatch, jusqu’a present, les participants a l’etude ne se sont pas plaints. Craig Goergen, bioingenieur chez Purdue, dit qu’il n’a pas ete difficile pour les participants de trouver une routine qui leur convient. L’inquietude suscitee par le Covid-19 peut en motiver beaucoup d’autres.
Une limite aux etudes existantes est que les participants pourraient etre representatifs des proprietaires de smartwatch qui sont conscients de l’infection par Covid-19, mais pas representatifs de la population en general. Le projet CovIdentify de l’Universite Duke vise a resoudre ce probleme. Comme dans plusieurs autres etudes, toute personne possedant une smartwatch peut s’inscrire, mais, selon Jessilyn Dunn, ingenieure biomedicale chez Duke, ils ont egalement distribue 400 appareils a ceux qui n’en avaient pas. Ils n’ont pas encore communique leurs resultats.
Parallelement, Fitbit a mene sa propre etude, publiee en novembre dans npj Digital Medicine . Leur reseau neuronal, lorsqu’il est limite a un taux de faux positifs de 5 % (le reglage est ajustable), pourrait detecter 15 % des cas de Covid, et le faire un jour avant l’apparition des symptomes, en utilisant les donnees de ce jour et des quatre precedentes. Pas genial, mais mieux que rien. Fitbit a recemment recu 2,5 millions de dollars de l’armee pour fournir des milliers d’appareils aux travailleurs de la sante et tester un systeme de notification a utiliser sur le terrain.
Mais si vous le construisez, viendront-ils ? « Meme si ces technologies existent, il ne suffit generalement pas d’avoir la technologie seule », declare le medecin Mitesh Patel, directeur de la Penn Medicine Nudge Unit et coauteur d’un article dans l’ Annual Review of Medicine sur l’utilisation d’appareils portables pour surveiller les maladies cardiovasculaires. «Vous pourriez amener les jeunes et les engages, les quantifies, a utiliser ces appareils pour la detection de Covid ou la variabilite de la frequence cardiaque», dit-il. « Mais pour obtenir des patients plus ages, ou des patients non motives ou de statut socio-economique inferieur, nous devons reflechir a des mecanismes permettant a la fois d’offrir un acces et d’accroitre l’engagement. »
L’engagement est particulierement urgent, dit-il, car ce sont les groupes qui pourraient le plus beneficier de ces types d’algorithmes. Les incitations comportementales pour encourager l’utilisation peuvent inclure le fait que les familles les utilisent en groupe ou que les employeurs offrent des incitations monetaires.
Patel et d’autres se disent encourages par les progres recents et que les appareils portables pourraient eventuellement etre utilises pour eclairer les decisions cliniques, au-dela des applications de bien-etre quotidiennes. Selon Snyder, ce qu’ils apprennent sur la detection de Covid-19 pourrait etre applique aux futures pandemies, a la grippe saisonniere et a d’autres domaines de la medecine et de la sante publique. Cela pourrait potentiellement sauver de nombreuses vies. «La pandemie a vraiment mis tout cela a l’epreuve», declare Dunn, de Duke. « Je suis donc ravi que nous puissions demontrer ce que ces choses peuvent faire. »
