Pro­fesseure des uni­ver­sités et anci­enne direc­trice à la recherche (2017–2023), Marie-Chris­tine Ho Ba Tho est spé­cial­isée dans le développe­ment de mod­èles per­son­nal­isés du sys­tème mus­cu­lo-squelet­tique au sein du BMBI. Elle pilote le pro­jet PREDIT4FACE, l’un des seize lau­réats de l’appel à pro­jets du PEPR San­té Numérique de France 2030 doté de 24,5 mil­lions d’euros.

Prévu pour une durée de 4 ans, PREDIT4FACE est doté d’une enveloppe de 1,59 mil­lion d’euros et vise à dévelop­per un jumeau numérique pré­dic­tif mul­ti-échelle du vis­age. Un pro­jet ambitieux réu­nis­sant, au sein d’un con­sor­tium, cinq parte­naires dont qua­tre sont situés dans les Hauts-de-France : la pro­fesseure Stéphanie Dakpe, chirurgi­en­ne max­il­lo-faciale rat­tachée à CHIMERE (UPJV-CHU Amiens, Inserm), le pro­fesseur Tien Tuan Dao, un ancien de l’UTC (BMBI), ayant rejoint l’UMR LaM­cube (Cen­trale Lille Insti­tut, CNRS), la pro­fesseure Valérie Bur­din du Latim (IMT Atlan­tique, Inserm), Rober­val (UTC) avec le pro­fesseur Alain Rassineux, spé­cial­iste des tech­niques de mail­lage com­plexe, et Mohamed Rachik, maître de con­férences spé­cial­iste des mod­éli­sa­tions de com­porte­ments non linéaires et enfin le BMBI qui implique, out­re Marie-Chris­tine Ho Ba Tho, Olfa Tra­bel­si, maîtresse de con­férences spé­cial­iste de la car­ac­téri­sa­tion et de la mod­éli­sa­tion mul­ti-échelle des tis­sus mous du vivant. Un con­sor­tium qui réu­nit divers­es exper­tis­es complémentaires.

Pour dévelop­per un jumeau numérique du vis­age, il faut des mod­èles qui soient per­son­nal­isés tant d’un point de vue géométrique que des pro­priétés mécaniques. Dif­férents out­ils de mod­éli­sa­tion, de mail­lage, d’imagerie médi­cale, d’intelligence arti­fi­cielle ain­si que l’expertise clin­ique sont req­uis. « Ain­si, à par­tir d’images médi­cales, on développe un mod­èle virtuel 3D où on recon­stru­it la géométrie du vis­age par la seg­men­ta­tion. Ensuite on va “mailler” le vis­age en élé­ments finis en vue de lancer des sim­u­la­tions. Pour ce tra­vail, on s’appuie notam­ment sur les com­pé­tences de Rober­val, une col­lab­o­ra­tion de longue date », indique Marie-Chris­tine Ho Ba Tho.

Pio­nniers des mod­èles patient-spé­ci­fique, la chercheuse et son équipe ambi­tion­nent, avec PREDIT4FACE, de mieux com­pren­dre, mod­élis­er et réha­biliter l’expression faciale. « Jusqu’ici, nous avons essayé de com­pren­dre le rôle de la ving­taine de mus­cles impliqués dans la mim­ique faciale. On a ain­si simulé les mus­cles sol­lic­ités pour un sourire, ou ceux action­nés lors de cer­taines pronon­ci­a­tions tels le “O” ou le “Pou”. Nous avons aus­si pro­posé un out­il pour super­vis­er les gestes de réé­d­u­ca­tion fonctionnelle.

Avec le pro­jet PREDIT4FACE, nous souhaitons aller plus loin. Notre objec­tif prin­ci­pal est de dévelop­per des jumeaux numériques mul­ti-échelles pré­dic­tifs per­me­t­tant de mod­élis­er, de simuler et de prédire la mim­ique faciale. Ces mod­èles vont inté­gr­er les pro­priétés mor­phologiques et mécaniques des mus­cles, et des tis­sus mous du vis­age à dif­férentes échelles de chaque patient. Pour chaque patient, il s’agira d’extraire ses don­nées d’imagerie et de les cou­pler avec les con­nais­sances que nous avons en bio­mé­canique afin de mod­élis­er le com­porte­ment du vis­age de chaque patient spé­ci­fique­ment », explique-t-elle.

Ce pro­jet com­prend un autre enjeu de taille. « La recon­struc­tion rapi­de du mod­èle con­stitue un immense chal­lenge. Pour y par­venir, une par­tie de l’équipe tra­vaille actuelle­ment sur l’automatisation de la seg­men­ta­tion, une autre sur le mail­lage automa­tique. De plus, l’interaction entre le patient et son jumeau numérique doit se faire en temps réel. Pré­cisé­ment, il s’agira de récupér­er les don­nées, de faire de la recon­struc­tion rapi­de afin que, lorsque le patient fait une mim­ique faciale, le jumeau numérique inter­agisse avec le mou­ve­ment réal­isé et simule ce que le patient fait. Ce jumeau numérique pré­dic­tif va égale­ment nous aider à plan­i­fi­er d’une manière opti­male la réé­d­u­ca­tion fonc­tion­nelle. Il nous per­me­t­tra d’élaborer des scé­nar­ios dif­féren­ciés et, pour chaque patient, de définir les mou­ve­ments opti­maux pour la mim­ique faciale », souligne-t-elle.

Ce qui exige un grand nom­bre de développe­ments méthodologiques inno­vants sur les mod­èles, sur le cou­plage des élé­ments finis et sur les mod­èles d’apprentissage par ren­force­ment ou encore sur la réduc­tion de mod­èles. Aujourd’hui, la preuve de con­cept est faite. « Dans le cadre de PREDIT4FACE tou­jours, Deep­FaceX, une start-up en cours de créa­tion par le pro­fesseur Tien Tuan Dao, a dévelop­pé un logi­ciel, iTwin4Face, dédié à la recon­struc­tion rapi­de et analyse de mod­èles du vis­age en temps réel », ajoute-t-elle. Marie-Chris­tine Ho Ba Tho porte égale­ment, en col­lab­o­ra­tion avec le pro­fesseur Tien Tuan Dao, le pro­jet SCAR_FACE (Sim­u­la­tion et CAR­ac­téri­sa­tion mécanique per­son­nal­isée de la FACE), un pro­jet retenu à la suite de l’appel à pro­jets de pré­mat­u­ra­tion du pôle uni­ver­si­taire d’innovation) de l’Alliance Sor­bonne Uni­ver­sité. « L’objectif est de pro­pos­er un out­il numérique per­me­t­tant de visu­alis­er les pro­priétés mécaniques per­son­nal­isées de la peau de la face in vivo et en temps réel. Cet out­il s’appuiera sur les travaux de thèse réal­isés au sein de BMBI sur les pro­priétés mécaniques de la peau (Tran Viet, 2005 ; Ang Xiao Fan, 2016) et sur le jumeau numérique du vis­age (T. N. Nguyen, 2021). Ce sont les travaux de cette dernière, par ailleurs lau­réat du prix de thèse Guy-Dénielou en 2021, qui sont à la source de la créa­tion de Deep­FaceX », con­clut Marie-Chris­tine Ho Ba Tho.

MSD