Radiomique, Intelligence artificielle, Imagerie médicale, Oncologie, Biomarqueurs, Méthodologie

La radiomique est une méthode de découverte de nouveaux biomarqueurs guidée par les données. Les nombreuses étapes du processus de radiomique menant de l'image au biomarqueur, incluant l'acquisition des images, la constitution de jeux de données, la segmentation des lésions, le prétraitement des régions d'intérêt, l'extraction des paramètres, l'analyse des paramètres avec construction et validation d'un modèle, sont autant de variables d'ajustement dont la réalisation non standardisée est responsable d'une faible reproductibilité des études et, in fine, d'un difficile passage en clinique des découvertes. Des explorations méthodologiques sont nécessaires et attendues par la communauté scientifique pour aboutir à une standardisation du processus. Cette thèse y participe en abordant plusieurs points de variabilité potentielle. Tout d'abord, l'impact de la discrétisation des niveaux de gris en IRM sur la reproductibilité des paramètres de texture est étudié, mettant en évidence les bénéfices de la discrétisation absolue (fixed bin size) par rapport à la discrétisation relative (fixed bin number) pour diminuer la sensibilité de l'analyse à la variabilité de segmentation et préserver un maximum de candidats biomarqueurs. La deuxième étude souligne la complémentarité de différentes séquences d'IRM en radiomique, justifiant l'utilisation comme en pratique clinique de plusieurs séquences afin de favoriser le processus de découverte de biomarqueur. La troisième étude applique les résultats des deux premières sur une cohorte de patients atteints d'une lésion orbitaire et ayant bénéficié d'une IRM préopératoire. Les lésions orbitaires sont des processus pathologiques dont le caractère bénin ou malin détermine la prise en charge, les lésions malignes devant généralement, contrairement au lésions bénignes, être traitées par une chirurgie spécialisée, à risque notamment esthétique et fonctionnel sur la vision. Dans cette étude, un modèle de radiomique est développé à partir de plusieurs séquences d'IRM et permet de distinguer les lésions bénignes des lésions malignes avec une performance supérieure aux douze internes et radiologues de l'étude, tout en améliorant les performances de ceux-ci lorsqu'il est proposé comme aide. Dans une quatrième étude est étudiée l'application de la radiomique à l'échographie et en particulier l'étude de la variabilité des paramètres de radiomique entre deux coupes d'une même lésion, ainsi que le prétraitement susceptible d'améliorer cette reproductibilité. La standardisation des intensités des images est abordée ainsi que la discrétisation des niveaux de gris. A nouveau, la discrétisation absolue ressort comme plus robuste à la variabilité entre images, tandis que la standardisation des intensités apparaît optimale lorsqu'elle est appliquée aux régions d'intérêt plutôt qu'aux images entières d'échographie. La dernière étude présentée s'intéresse à la radiomique appliquée à des lésions métastatiques multiples de tumeurs solides au sein de chaque patient et met en évidence des différences de signatures radiomiques entre organes, en particulier entre les lésions pulmonaires et les lésions d'autres organes. Il apparaît ainsi important de prendre en compte l'organe cible lors de l'analyse de lésions métastatiques en radiomique. Les résultats sont discutés dans une dernière partie à la lumière des avancées en radiomique et des défis restant à relever, en particulier concernant la reproductibilité des études et les moyens de l'optimiser pour favoriser un passage en clinique au bénéfice des patients.