Les mathématiques jouent un rôle essentiel dans notre société moderne, influençant divers domaines tels que l’intelligence artificielle, la médecine, le changement climatique, l’énergie et le développement durable. Elles améliorent également la qualité de vie, bien-être tant dans les pays développés que dans ceux en développement. Reconnaissant cette importance, la 40ᵉ Conférence générale de l’UNESCO a proclamé en novembre 2019 le 14 mars de chaque année comme Journée internationale des mathématiques. ‘’Ma Santé, Ma Vie’’ vous propose pour cette année, un zoom sur cette science exacte.

Thème 2025 : Mathématiques, art et créativité.

Pour l’édition 2025, le thème retenu est “Mathématiques, art et créativité”. Ce thème met en lumière la synergie entre les mathématiques et l’art, illustrant comment les concepts mathématiques inspirent des innovations artistiques et des pratiques éducatives transformatrices.

Les mathématiques : une présence omniprésente

Les mathématiques sont omniprésentes dans les sciences et la technologie. Elles servent de fondement à des innovations majeures et à des avancées technologiques. Dans le domaine artistique, les mathématiques ont inspiré des motifs géométriques en architecture classique et des conceptions fractales en art numérique. En éducation, la pensée mathématique favorise la résolution de problèmes, le raisonnement critique et l’exploration créative, influençant la manière dont les élèves interagissent avec le monde.

Applications des mathématiques en médecine et bien-être.

Les mathématiques jouent un rôle crucial en médecine et dans le bien-être. Elles permettent de modéliser des systèmes biologiques complexes, d’analyser des données médicales et de développer des technologies innovantes pour améliorer la santé humaine.

Modélisation mathématique des systèmes biologiques

Les mathématiques permettent de créer des modèles pour comprendre le fonctionnement des systèmes biologiques. Des chercheurs comme Anita Layton ont appliqué les mathématiques à la biologie et à la médecine. Layton a travaillé sur la modélisation informatique de la fonction rénale, aidant à comprendre les impacts du diabète et de l’hypertension sur les reins, ainsi que l’efficacité de nouveaux traitements thérapeutiques.

Mathématiques et décodage du génome humain.

L’analyse du génome humain nécessite des outils mathématiques pour interpréter les vastes ensembles de données génétiques. Les études d’association pangénomique (GWAS) utilisent des méthodes statistiques pour identifier les variations génétiques associées à des maladies spécifiques. Ces découvertes ouvrent la voie à des traitements personnalisés et à une meilleure compréhension des mécanismes biologiques sous-jacents.  

Analyse des données médicales.

L’analyse mathématique est essentielle pour interpréter les vastes quantités de données générées en médecine. Les techniques statistiques et les algorithmes d’apprentissage automatique permettent d’identifier des tendances et des corrélations dans des ensembles de données complexes, facilitant ainsi le diagnostic précoce de maladies et la personnalisation des traitements.

Intelligence artificielle et analyse de données médicales.

L’intelligence artificielle (IA), fondée sur des algorithmes mathématiques, révolutionne le domaine médical. Elle permet d’analyser de vastes ensembles de données pour détecter des motifs et faire des prédictions, améliorant ainsi le diagnostic et le traitement des maladies. Par exemple, Guillaume Dumas, psychiatre et professeur à l’Université de Montréal, utilise l’IA pour analyser les interactions sociales du cerveau. Il souligne que l’IA assiste les médecins, leur permettant de se concentrer davantage sur la relation humaine avec les patients.

Analyse de forme en imagerie médicale.

Les mathématiques jouent un rôle essentiel en imagerie médicale, notamment à travers l’analyse de forme et les algorithmes de reconstruction d’images. L’analyse de forme évalue la géométrie des structures biologiques, aidant à détecter des anomalies comme les tumeurs et à évaluer leur agressivité. Par exemple, l’étude des nodules pulmonaires permet de distinguer les formations bénignes des malignes, facilitant ainsi un diagnostic précoce et un traitement approprié. Parallèlement, des techniques avancées, telles que la reconstruction tomographique profonde, utilisent des réseaux de neurones pour transformer les signaux recueillis en images détaillées des structures internes du corps. Ces innovations améliorent la qualité des diagnostics et des suivis médicaux, contribuant à des soins plus efficaces et précis.

Les techniques d’imagerie médicale, telles que l’IRM, le scanner ou l’échographie, reposent sur des principes mathématiques avancés. Les algorithmes de reconstruction d’images permettent de transformer les signaux recueillis en représentations visuelles détaillées des structures internes du corps humain. Ces images facilitent le diagnostic précoce et le suivi des maladies, améliorant ainsi les soins aux patients.

Développement de technologies médicales innovantes.

Les mathématiques sont à la base de nombreuses innovations technologiques en médecine. Elles contribuent à la conception de prothèses avancées, comme les membres bioniques, qui améliorent la qualité de vie des patients amputés. De plus, des algorithmes d’IA inspirés de la nature sont utilisés pour créer des matériaux biomimétiques, améliorant la réparation osseuse.

Modélisation des processus cognitifs.

Les mathématiques permettent de créer des modèles formels des fonctions cognitives, comme la mémoire, l’apprentissage ou la prise de décision. Ces modèles aident à simuler et à comprendre les mécanismes sous-jacents du cerveau humain.

Analyse des réseaux neuronaux.

Des outils mathématiques, tels que les processus de Hawkes, sont utilisés pour modéliser l’activité neuronale et la connectivité fonctionnelle du cerveau. Ces approches contribuent à mieux comprendre comment les neurones interagissent et comment ces interactions influencent le comportement et les fonctions cognitives.

Applications en psychologie cognitive.

Les mathématiques sont également appliquées pour analyser des phénomènes psychologiques, tels que la perception du hasard ou les biais cognitifs. Par exemple, Nicolas Gauvrit a utilisé des modèles mathématiques pour étudier comment les individus perçoivent et interprètent les coïncidences, offrant ainsi des éclairages sur les mécanismes de la pensée humaine.

Intelligence artificielle et neurosciences.

L’intelligence artificielle (IA), fondée sur des algorithmes mathématiques, est utilisée pour analyser des données complexes issues des neurosciences. Par exemple, Guillaume Dumas intègre l’IA dans ses recherches pour étudier les interactions sociales du cerveau, ouvrant la voie à des diagnostics plus précis et à des traitements personnalisés en psychiatrie.

Prothèses et réadaptation

Les mathématiques contribuent également au développement de prothèses avancées et à la réadaptation des patients amputés. Les modèles mathématiques aident à concevoir des prothèses biomimétiques, comme la jambe bionique Synsys, qui imitent les mouvements naturels. De plus, des techniques innovantes, telles que la thérapie du miroir et la réalité virtuelle, utilisent des principes mathématiques pour traiter les douleurs fantômes chez les amputés.

Mathématiques et modélisation du corps humain.

La modélisation mathématique du corps humain permet de simuler les fonctions physiologiques et de comprendre les interactions complexes entre différents systèmes organiques. Ces modèles sont utilisés pour étudier les pathologies, tester virtuellement des traitements et concevoir des dispositifs médicaux adaptés, contribuant ainsi à l’innovation en médecine.

Optimisation des traitements médicaux.

Les modèles mathématiques aident à optimiser les protocoles de traitement, comme la radiothérapie pour le cancer, en calculant les doses précises nécessaires pour cibler les tumeurs tout en minimisant les dommages aux tissus sains. De plus, l’analyse de forme, une technique mathématique, est utilisée en imagerie médicale pour évaluer l’agressivité de certaines tumeurs et détecter des nodules pulmonaires malins

Mathématiques et épidémiologie

La modélisation mathématique est essentielle pour comprendre et contrôler la propagation des épidémies. Des modèles prédictifs permettent d’estimer la transmission des maladies infectieuses et d’évaluer l’efficacité des interventions sanitaires. Par exemple, pendant la pandémie de COVID-19, des outils combinant intelligence artificielle et reconnaissance vocale ont été développés pour surveiller en temps réel les foyers de contamination.

Mathématiques et biostatistique.

La biostatistique applique les méthodes statistiques à la biologie et à la médecine. Elle est cruciale pour concevoir des études cliniques, analyser des données médicales et évaluer l’efficacité des traitements. Cette discipline contribue à la prise de décisions éclairées en santé publique et à l’amélioration des protocoles thérapeutiques.

Amélioration des systèmes de santé publique.

Les mathématiques jouent un rôle clé dans la modélisation de la propagation des maladies infectieuses, aidant les autorités sanitaires à prévoir les épidémies et à planifier des interventions efficaces. Elles sont également utilisées pour évaluer l’efficacité des campagnes de vaccination et pour optimiser la distribution des ressources médicales.

Mathématiques et analyse des risques

Les mathématiques permettent d’évaluer les risques et de développer des stratégies pour les atténuer. Dans le domaine de la santé, l’analyse quantitative des risques aide à identifier les facteurs de danger et à mettre en place des mesures préventives appropriées. Cette approche est également appliquée dans d’autres secteurs pour anticiper et gérer les incertitudes.

Les mathématiques sont omniprésentes dans notre quotidien et constituent un outil puissant pour relever les défis contemporains dans divers domaines, notamment la médecine, la santé publique et le développement durable.

Mots clés : mathématique ; santé ; médecine ; bien-être ; technologie ; diagnostic ;