Saviez-vous que près de 40 % des chirurgies de la colonne vertébrale nécessitent une révision endéans deux ans ? Cela est souvent dû à la complexité de ce type de chirurgie, mais aussi au manque d’outils prédictifs qui permettrait aux professionnels de santé de planifier la meilleure intervention chirurgicale pour chaque patient. En prenant compte le vieillissement de la population et l’augmentation des cas de déformations et de maladies dégénératives de la colonne vertébrale, le besoin d’une meilleure planification devient urgent.
Pour relever ce défi, l’Université du Luxembourg s’est associée à MDsim S.A., une entreprise qui utilise l’IA pour créer des jumeaux numériques et simuler la biomécanique des chirurgies de la colonne vertébrale. En été 2025, Dominique Nicoli a commencé son doctorat industriel entre MDsim et l’Université, afin d’enrichir un jumeau numérique biomécanique – alimenté par l’IA – avec des modèles musculaires avancés. Un résultat positif aiderait considérablement les chirurgiens de la colonne vertébrale à planifier les interventions et à prédire les résultats.
« Travailler à la croisée de la recherche scientifique, de l’ingénierie et des soins de santé est exactement ce que jeux faire », confie Dominique. Elle sera supervisée conjointement par Prof. Stéphane Bordas et Laurent Adam, responsable de la R&D chez MDsim.
Dominique Nicola, PhD candidate (Uni.lu)
Stéphane Bordas, Professor in Computational mechanics (Uni.lu)
Laurent Adam, Head of R&D (MDsim)
Ses recherches visent notamment à d’intégrer une représentation plus détaillée des muscles paravertébraux dans le modèle de colonne vertébrale de MDsim. « Nous essayons d’identifier des prédicteurs précis des résultats des chirurgies de la colonne vertébrale. Actuellement, je me concentre spécifiquement sur le rôle des muscles », explique Dominique.
‟ Les muscles peuvent fournir des informations précieuses sur le pronostic spécifique à chaque patient, notamment son état fonctionnel et ses douleurs dorsales.”
Ingénierie de l’espoir
Auparavant, Dominique travaillait à l’incubateur Voisin Consulting Life Sciences à Paris, visant à rejoindre une start-up. En particulier, elle cherchait une start-up dans laquelle elle pourrait mettre à profit sa passion pour l’innovation et les soins de santé. « Contribuer à quelque chose qui peut directement améliorer la vie des patients est exactement ce que j’avais en tête lorsque j’ai choisi de me spécialiser en ingénierie biomédicale », dit-elle. « J’ai toujours voulu travailler avec les gens et, plus important encore, pour les gens. Ce projet me permet justement de le faire. »
De l’innovation à l’impact
MDsim développe un logiciel avancé qui utilise des jumeaux numériques spécifiques aux patients pour simuler la biomécanique de la colonne vertébrale. Cela permet aux chirurgiens d’optimiser leurs stratégies chirurgicales avant d’opérer. « Nous créons des modèles et formons l’IA pour mieux planifier les interventions chirurgicales », explique Dominique. « À terme, ce logiciel pourra être utilisé dans les hôpitaux pour la planification préopératoire, contribuant ainsi à améliorer les résultats et à réduire le taux de révisions chirurgicales. »
Prof. Bordas, également conseiller scientifique chez MDsim, a contribué à lancer cette collaboration. « Ce projet offre d’énormes opportunités pour développer un outil cliniquement utilisable dans la simulation de chirurgie rachidienne. Je pense que les solutions techniques que nous développons pourront être transposées à d’autres applications de simulation chirurgicale. »
Laurent Adam partage cet avis : « Notre objectif est de développer des technologies qui vont au-delà de l’état de l’art. Étant basés à Belval et connaissant le travail de Stéphane Bordas depuis plus de 15 ans, cette collaboration s’est mise en place naturellement. L’objectif final est de fournir des soins plus personnalisés et de meilleure qualité, et de réduire le recours aux chirurgies de révision.
Un partenariat stratégique
La collaboration permet à la fois à MDsim d’accéder à une expertise scientifique, ce qui l’aide à accélérer le développement de ses produits, et à l’Université de mener un projet de recherche appliquée qui aura de l’impact sur les défis concrets du système de santé. Un projet de recherche public-privé est également une opportunité précieuse pour les doctorants, comme Dominique, de découvrir deux mondes – académique et industriel – élargissant ainsi leurs perspectives de carrière.
« Les partenariats public-privé facilitent la communication et la compréhension mutuelle entre les équipes de recherche et les partenaires, ce qui permet d’aligner les attentes et de définir des objectifs communs », explique Sarah Le Guenic, experte au Service de transfert de connaissances et de technologies à l’Université. « Ce sont là de bonnes raisons de soutenir le développement des partenariats public-privé. »
Ce service garantit également un cadre sécurisé grâce à un accord de collaboration couvrant notamment les droits de publication, la gestion de la confidentialité et la protection de la propriété intellectuelle afin de préparer l’exploitation des résultats du projet par l’entreprise.
Quelle est la prochaine étape pour DISRUPT ?
« J’aimerais beaucoup continuer à grandir avec MDsim et soutenir son développement pour en faire un acteur majeur dans le domaine de la planification chirurgicale », conclut Dominique. « Voir notre outil utilisé en clinique serait une réussite incroyablement significative. Je suis également enthousiasmé par le potentiel de nouveaux partenariats et d’innovations qui pourraient découler de ce travail. »
Ce projet a été financé par le FNR – Programme de bourses industrielles (projet DISRUPT 19333615).