Antoine Vacavant est maître de conférences en informatique à l’Université Clermont Auvergne depuis 2010 et membre de l’Institut Pascal, un laboratoire qui regroupe plusieurs thématiques dans les sciences pour l’ingénieur. Antoine Vacavant fut lauréat de notre programme de mobilité entre la France et la Suède (TOR) en 2018. Découvrez ci-dessous son entretien avec l’Institut français de Suède.

 

Bonjour Antoine Vacavant et merci pour cette entrevue. Vous êtes maître de conférences en informatique à l’Université Clermont Auvergne depuis 2010 et membre de l’Institut Pascal, un laboratoire qui regroupe plusieurs thématiques dans les sciences pour l’ingénieur. Vous faites partie d’une équipe pluridisciplinaire incluant des médecins, des biostatisticiens et des informaticiens dont l’axe de recherche porte sur les thérapies guidées par l’image (TGI).

Qu’est-ce que la thérapie guidée par l’image ?

Dans mon travail, l’objectif de la thérapie guidée par l’image est d’analyser les images médicales issues de scanners ou d’IRM (imagerie par résonance magnétique) afin d’aider les praticiens dans leur diagnostic et leur permettre de prodiguer les traitements les plus adaptés. En tant qu’informaticien, je développe des outils d’aide au diagnostic et à l’établissement de plans de traitement grâce à des méthodes d’apprentissage automatique et d’analyse d’images.

J’ai d’abord étudié le muscle cardiaque et la fonction myocardique* avant de m’orienter vers l’étude du foie et plus particulièrement l’étude du carcinome hépato-cellulaire, cancer du foie primitif lié à la cirrhose. Mon activité porte aujourd’hui principalement sur ces maladies avec une coloration oncologique importante. Je travaille principalement sur des imageries IRM.

Avez-vous des exemples de cas d’application de ces techniques ?

Les applications de la thérapie guidée par l’image sont extrêmement variées. Pour ma part, je travaille sur un projet de détection automatique des cellules cancéreuses dans les séquences IRM. L’objectif est de localiser de manière plus automatisée les nodules cancéreux au sein du foie grâce à l’intelligence artificielle.

Je travaille aussi sur la reconstruction par ordinateur du réseau vasculaire du foie. Cela permet de mieux mettre en évidence les vaisseaux de cet organe qui se subdivisent très finement, et qui sont difficiles à extraire des images IRM. Ces techniques d’imagerie permettent de reproduire, en 3D, les tissus ou le volume du foie (ici en vidéo). Cela aide, par exemple, les chirurgiens à visualiser les différents segments du foie, ce qui est très utile pour localiser les tumeurs ou savoir quelle partie du foie réséquer.

Quelles sont les techniques que vous utilisez pour le traitement d’images ?

J’ai à ma disposition une large gamme d’outils dont l’intelligence artificielle fait partie. J’utilise aussi d’autres techniques comme le traitement d’images par ondelettes ou d’autres descripteurs (de Fourier par exemple). Ces derniers sont très utiles pour l’analyse de texture dans l’image, ce qui permet localement de caractériser la composition des tissus et aide à déterminer s’il s’agit d’un tissu cancéreux et permet localement de caractériser la composition des tissus.

Une autre technique que j’utilise régulièrement est la représentation par graphe pour représenter des connexions entre structures anatomiques. Un réseau vasculaire est assez naturellement représentable par un graphe car il existe des liaisons entre les vaisseaux, des bifurcations et des subdivisions. La structure de graphe est très présente dans mes recherches et constitue une de leurs particularités.

Nous utilisons aussi des techniques de rehaussement d’image pour mieux voir certains tissus, les vaisseaux sanguins dans le cas présent. Un premier traitement d’image fréquemment réalisé est une technique qui rend les vaisseaux plus brillants avec des intensités plus fortes que le reste de l’image. Cela permet de mieux les isoler, mieux les détecter et donc mieux les reconstruire.

Il est intéressant de combiner les approches et d’utiliser les différents outils en fonction des problématiques.

Quels sont les projets que vous portez ?

Depuis janvier 2019, je coordonne un projet à l’Agence National de la Recherche nommé R-Vessel-X en partenariat avec deux autres laboratoires d’informatique qui ont des applications médicales : le CreSTIC à Reims et le LIRIS à Lyon.

Nous travaillons sur les problématiques de reconstruction et représentation des vaisseaux sanguins dans les images et comment mieux segmenter les images dans ce but. De plus, nous travaillons beaucoup avec les praticiens pour leur fournir des outils d’annotation. Un de nos outils permet, par exemple, aux radiologues de localiser le foie dans les coupes IRM et de marquer où se situent les vaisseaux. Ces annotations constituent une base de données expertes et servent ensuite pour l’apprentissage automatique. Cet outil interactif est développé en partenariat avec l’entreprise Kitware à Villeurbanne.

Nous faisons aussi de l’extraction des vaisseaux chez le petit animal (rongeur) avec des imageries microscopiques. La faible résolution de ces images permet d’extrêmement bien voir les vaisseaux, contrairement aux imageries IRM standards. Que ce soit des vaisseaux ou un arbre, les bifurcations suivent toujours le même processus biologique. Nous pouvons donc utiliser l’information très dense et fine des vaisseaux de petits animaux obtenue par imagerie microscopique pour mettre en évidence, par transfert, les similitudes et les différences avec le réseau vasculaire chez l’Homme. Ce qui m’intéresse, c’est d’étudier les passerelles existantes entre l’Homme et le petit animal.

Comment travaillez-vous avec les praticiens ?

Quand on travaille avec de l’intelligence artificielle, il est important d’avoir une interaction avec les médecins et les radiologues pour exploiter leur expertise. C’est pourquoi nous travaillons en lien étroit avec les médecins du CHU de Clermont dont des radiologues et des hépatologues. Les outils que nous développons sont testés par les praticiens avec pour objectif à terme qu’ils soient utilisés en routine clinique.

Nous avons d’ailleurs un interne qui fait sa thèse de médecine en lien avec notre projet ANR.

Vous avez été lauréat de la bourse de mobilité TOR en 2018 et vous vous êtes rendu à l’Université d’Uppsala. Pouvez-vous nous en dire plus sur vos collaborations avec la Suède ?

Je me suis rendu pour la première fois à Uppsala en 2013 pour rencontrer Robin Strand, chercheur à l’Université d’Uppsala dont les recherches s’apparentent aux miennes. Depuis lors, nous avons gardé contact et nous échangeons régulièrement.

J’ai postulé au programme TOR en 2018, ce qui m’a donné l’opportunité de me rendre en Suède et de présenter mes recherches lors de séminaires à l’Université d’Uppsala et au CIM (Centre for interdisciplinary mathematics). Cela m’a permis de revoir Robin et de rencontrer ses collègues. Cette visite a conduit à une publication commune, en 2019, sur la comparaison de nos deux approches de la segmentation d’images du foie, l’une intégralement automatique et l’autre interactive.

De plus, dans le cadre d’un projet ANR précédent, NetDeliver (http://deliver.iut-auvergne.com/), nous avons pu faire venir les collègues de Robin Strand, Joakim Lindblad et Natasa Sladoje pour visiter notre laboratoire et échanger sur nos recherches en cours.

Nous coorganisons, cette année, avec Robin Strand un atelier dans une conférence internationale IEEE, sur la reconnaissance de forme pour l’imagerie biomédicale.

Nous avons soumis en septembre dernier avec Uppsala une candidature pour l’Appel Individual Fellowships du programme Actions Marie Sklodowska-Curie dans le but de financer un chercheur suédois en post doc dans notre laboratoire. Cette démarche n’a pas abouti mais le score de 91.8% pour un seuil à 94% est très encourageant et montre la qualité de notre coopération. Cela est très prometteur pour nos futures propositions de projet.

Nos réponses communes à des projets européens nous ont permis de consolider nos échanges et notre intérêt pour nos recherches respectives et de renforcer nos candidatures. Nous allons d’ailleurs déposer l’année prochaine un projet européen en médecine personnalisée impliquant l’intelligence artificielle.

 

 * Le myocarde constitue la partie musculaire du cœur. Les contractions du myocarde permettent la circulation du sang au sein de l’organisme. Le myocarde est contrôlé par le système nerveux autonome, ce qui engendre des contractions involontaires, spontanées et rythmiques des fibres musculaires du myocarde.

 


 

Plus d’information sur les recherches d’Antoine Vacavant ici :

https://www.youtube.com/watch?v=FNN6Yo5qxbQ

https://www.youtube.com/watch?v=IF4l9CXl23g