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Projet de recherche

30/03/2015

La modélisation au service des neurosciences

Mesurer l’activité électrique du cerveau, tout en tenant compte des perturbations liées à la boîte crânienne : c’est le défi relevé par le jeune chercheur grec Christos Papageorgakis, dans le cadre de sa thèse de doctorat à Inria.

À la fois passionné de neurosciences et d’informatique, Christos Papageorgakis a su trouver au sein des équipes-projet APICS et ATHENA d’Inria Sophia Antipolis-Méditerranée de quoi conjuguer ses deux centres d’intérêts. Grâce un co-financement de la Région Provence-Alpes-Côte d'Azur et de l’entreprise allemande BESA, spécialisée dans le développement de logiciels de traitement du signal pour les neurosciences, il consacre sa thèse de doctorat à l’étude des "modèles de conductivité spécifique des patients pour la caractérisation des os du crâne”. « Ce travail de recherche consiste à analyser les champs électromagnétiques générés par le cerveau pour en déduire l’activité cérébrale , précise le chercheur. Pour cela, nous utilisons des capteurs placés sur le crâne plutôt que des électrodes introduites dans le cerveau, une méthode risquée pour les individus.  » Contrepartie de cette méthode « douce » : les signaux électriques captés sont atténués et plus difficiles à interpréter car ils doivent traverser la boîte crânienne. « La conductivité de la boîte crânienne varie selon les personnes, explique Christos Papageorgakis. Elle évolue avec l’âge, les chocs subis, etc.. Nous cherchons donc à développer des modélisations qui permettraient de tenir compte de ces paramètres. »

Un champ de recherche qui ouvre des perspectives prometteuses dans le domaine de la santé :« Pouvoir effectuer de tels paramétrages constituerait un grand progrès pour le diagnostic et le traitement de pathologies telle que l’épilepsie, et plus largement pour l’étude fonctionnelle du cerveau , précise Maureen Clerc, directrice de recherche au sein d’ATHENA. À l’heure actuelle, c’est une donnée de conductivité moyenne qui est appliquée, avec de nombreuses imprécisions. »

 

Au plus proche du réel

Par cette collaboration avec l’entreprise BESA, Christos Papageorgakis fait le lien entre les travaux d’ATHENA, équipe spécialisée dans l’étude du système nerveux grâce à l’imagerie computationnelle, et APICS. Cette dernière a pour objectif de développer des outils de “mathématiques constructives” pour la résolution de problèmes relevant de la physique et de l’ingénierie. « À partir d’un travail de physiologie et de biologie, Christos a défini un modèle physique , précise Juliette Leblond, directrice de recherche au sein d’APICS. Nous l’avons aidé à élaborer un algorithme de résolution et un modèle mathématique. Surtout, nous vérifions avec lui que les solutions issues de ce modèle mathématique sont suffisamment proches de celles mesurées sur le modèle physique, c’est-à-dire de la réalité.  »

À la croisée du monde de la recherche et de l’entreprise, Christos Papageorgakis aborde sa thèse de doctorat avec beaucoup de curiosité. « Le champ d’investigation s’avère extrêmement vaste puisque le fonctionnement du cerveau est encore largement méconnu » , conclut-il.

Biographie

Christos Papageorgakis : de la Grèce à la France

En 2013, après avoir obtenu – avec mention très bien – un Degree of computer science and Medical Informatics délivré par l’Université de Grèce-Centrale, Christos Papageorgakis intègre pendant six mois l’équipe-projet COATI* du centre Inria Sophia-Antipolis Méditerranée où il implémente des algorithmes issus de la théorie des graphes. Il postule ensuite avec succès pour suivre le Master 2 Computational biology and biomedicine de l'Université Nice Sophia-Antipolis et obtient une bourse Vrika (attribuée par l’Ambassade de France en Grèce et Inria) qui lui permet de séjourner à nouveau en France entre septembre 2013 et août 2014. Après avoir effectué un stage de fin d’étude de six mois au sein de l’équipe-projet ATHENA, il intègre cette équipe ainsi que l’équipe-projet APICS pour y effectuer ses trois années de doctorat en octobre 2014.

* Equipe commune Inria, Université Nice - Sophia Antipolis, CNRS, Laboratoire informatique, signaux systèmes de Sophia Antipolis (I3S)

Mots-clés : Imagerie médicale cérébrale Analyse des signaux Modèle de conductivité MEG Neurosciences computationelles Épilepsie ATHENA APICS EEG Problème inverse Transfert

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