Un système d'IA prédit avec une grande précision les caries de la petite enfance dans les dents individuelles
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La carie de la petite enfance (CPE), la maladie chronique infantile la plus répandue au monde, cible de manière disproportionnée des dents spécifiques, un mystère qui n'a pas été résolu jusqu'à présent.
Une équipe de recherche collaborative de la Faculté de dentisterie de l'Université de Hong Kong (HKU), de l'Académie chinoise des sciences (CAS-QIBEBT), de l'hôpital stomatologique de Qingdao et de l'hôpital pour femmes et enfants de Qingdao a fait une découverte qui pourrait révolutionner la prévention de la carie dentaire chez les enfants.
L'équipe a développé le premier système d'intelligence artificielle (IA) au monde capable de prédire le risque de carie dentaire précoce chez les enfants en fonction des caractéristiques microbiennes, avec une précision de plus de 90 %. L'étude est publiée dans Cell Host & Microbe .
L'étude a été menée par le professeur Shi Huang, professeur adjoint en microbiologie à la division des sciences bucco-dentaires appliquées et des soins dentaires communautaires de la faculté de médecine dentaire de l'Université de Hong Kong. L'équipe comprend également Yufeng Zhang, doctorant de la même faculté, le professeur Jian Xu du CAS-QIBEBT, le Dr Fei Teng de l'hôpital stomatologique de Qingdao et le Dr Fang Yang de l'hôpital pour femmes et enfants de Qingdao.
L'équipe de recherche a réalisé l'analyse la plus complète à ce jour des communautés microbiennes spécifiques aux dents chez les jeunes enfants âgés de 3 à 5 ans, grâce à une approche innovante combinant un séquençage de pointe de l'ARNr 16S et la métagénomique par injection pour une analyse compositionnelle et fonctionnelle microbienne. En suivant 2 504 échantillons de plaque dentaire individuels prélevés sur 89 enfants d'âge préscolaire pendant près d'un an, ils ont mis en évidence des schémas distincts annonciateurs de caries.
Au cœur de cette découverte se trouve un remarquable gradient microbien antérieur-postérieur dans les bouches saines. L'étude a révélé que les dents antérieures (incisives) abritent naturellement des communautés bactériennes différentes de celles des dents postérieures (molaires), créant ainsi une répartition spatiale prévisible dans la bouche.
Ce gradient, maintenu par des facteurs tels que le flux salivaire et l'anatomie dentaire, est perturbé lorsque des caries commencent à se former. Les chercheurs ont identifié des mutations bactériennes spécifiques qui se produisent bien avant la carie visible, notamment la migration des microbes associés aux incisives vers les molaires et inversement.
La réalisation la plus marquante de l'équipe a été le développement de Spatial-MiC, le premier système d'IA au monde capable de prédire les risques de caries dentaires individuelles en se basant sur des communautés microbiennes complexes. Le système analyse ces profils microbiens pour évaluer le risque de carie.
En combinant les données de la communauté microbienne d'une dent avec celles de ses voisines, Spatial-MiC a atteint une précision de 98 % dans la détection des caries existantes et de 93 % dans leur prédiction deux mois avant leur apparition clinique. Il s'agit d'une avancée majeure par rapport aux méthodes actuelles d'évaluation bucco-dentaire, qui passent souvent à côté des signes avant-coureurs.
Les conséquences sur la santé dentaire des enfants sont profondes. La carie dentaire de l'enfant touche plus de 70 % des enfants de 5 ans en Chine et demeure la maladie infantile chronique la plus répandue dans le monde. Les stratégies de prévention actuelles traitent généralement toutes les dents de la même manière, malgré des différences marquées de sensibilité. Cette recherche ouvre la voie à des approches de dentisterie de précision qui pourraient fournir des soins préventifs ciblés aux dents à risque élevé avant qu'elles ne soient endommagées.
« Ces découvertes changent radicalement notre compréhension de la carie dentaire », a expliqué le professeur Huang. « Nous sommes passés d'une vision inéluctable des caries à la capacité de les prédire et de les prévenir au niveau microbien, dent par dent. »
L'équipe envisage un avenir où le système pourrait être étendu pour valider l'approche auprès de populations diverses. L'objectif ultime est de développer des tests cliniques permettant d'introduire cette technologie dans les cabinets dentaires du monde entier. Comme l'a souligné le Dr Yang, premier auteur, « Il ne s'agit pas seulement d'améliorer les soins dentaires. Il s'agit d'offrir aux enfants un meilleur départ dans la vie en prévenant plus précisément la douleur, les infections et les conséquences des caries dentaires sévères sur leur développement. »