Hors des Sentiers Battus : Des radiologues plumés, les pigeons à la rescousse !

Résumé d’une étude surprenante (et polémique) sur les capacités visuelles des pigeons

A l’heure actuelle, il est bien connu qu’anatomopathologistes et radiologues peinent parfois à établir un diagnostic face à certaines images, surtout à leurs débuts. Cependant, il n’y a plus lieu de s’inquiéter, désormais, de vaillants pigeons sont là pour les aider ! Pourquoi les pigeons me direzvous ? Eh bien, plusieurs études ont démontré les étonnantes prouesses visuelles dont ces oiseaux envahissants sont capables. Ces derniers peuvent en effet distinguer des formes, des couleurs, et même, différencier des tableaux de Monet et de Picasso ! Cet incroyable talent, ô combien utile, est encore une fois mis à l’honneur dans les expériences dont je vais vous parler.

Lors de cette étude publiée en 2015 par Levenson et al., des pigeons (Columbia livia) ont été placés individuellement dans de petites boîtes noires avec un écran plat tactile et de la nourriture à disposition (Fig. 1). Les volatiles ont d’abord suivi un conditionnement opérant d’une semaine en moyenne sur des images médicales de tumeurs bénignes et malignes du sein. Durant cette phase d’apprentissage, le pigeon devait donner des coups de becs sur des boutons tactiles situés de part et d’autre de l’image et recevait de la nourriture lorsque la réponse était correcte. Ensuite, de nouvelles images de patients présentant potentiellement des tumeurs étaient présentées aux candidats. Le but était de voir si ces bêtes à plumes étaient capables de mémoriser, mais surtout, de généraliser à de nouveaux cas les différences entre des patients sains et malades.

Au cours de cette étude, les pigeons ont été soumis à trois épreuves durant lesquelles 120 à 168 images leur étaient présentées chaque jour. Durant la première expérience, huit pigeons ont été exposés à des images de coupes histologiques. La seconde a, quant à elle, impliqué quatre pigeons qui ont fait face à des microcalcifications présentes sur des mammographies. Enfin, quatre autres pigeons ont été exposés à des masses apparentes sur des mammographies.

Alors que la détection de masses sur les mammographies est trop complexe pour l’oeil du pigeon, il est cependant capable de repérer correctement des tumeurs malignes sur les coupes histologiques et des microcalcifications sur les mammographies dans 85 % des cas (Fig. 2.). Mieux encore, lorsque l’avis de quatre pigeons est pris en compte pour les coupes histologiques, le taux de détection atteint les 99 % ! Une fois les nouvelles images introduites dans la séquence d’images d’entraînement, les résultats restent similaires pour les coupes histologiques et légèrement plus faibles pour les microcalcifications mammaires (p < 0,001 ; Fig. 3.). Les pigeons sont donc capables de distinguer, de mémoriser, mais surtout, de généraliser des signes marquant la présence ou l’absence de tumeurs sur des images médicales !

Figure 2. Résultats de l'entraînement des pigeons sur les coupes histologiques durant 15 jours et à différents grossissements. Avec de l’entraînement, les pigeons ont amélioré rapidement leur capacité à discriminer les tumeurs bénignes et malignes du sein.

Figure 3. Généralisation de l'apprentissage sur les coupes histologiques à différents grossissements. Après entraînement sur les images connues (gris), les pigeons ont correctement classifié les nouvelles images (blanc), sans différence significative

Cette étude a également mis en évidence le fait que le grossissement, la rotation, la coloration, le contraste ou encore la compression des images n’influençaient guère la classification correcte des tumeurs. Cette particularité sépare le pigeon de la machine qui, se basant purement sur des critères de textures, ne possède donc pas cet ajustement adaptatif. La précision des pigeons n’est bien évidemment pas sans failles. Alors que, comme vu précédemment, les pigeons semblent incapables de trouver une clé pour la reconnaissance des masses sur les mammographies, d’autres critères peuvent également mettre les volatiles à rude épreuve. En effet, durant l’étude, les pigeons ont également peiné à détecter les tumeurs sur des images contenant des particularités anatomiques moins communes (structures hypocellulaires, structures lobulaires, stroma à éosinophiles…).

Pourquoi donc former des radiologues alors que des pigeons, pour quelques graines, peuvent en faire autant ? Mesdames et messieurs les radiologues, lorsque vous croiserez un pigeon dans la rue, pensez-y ! C’est peut être votre futur collègue… ou votre remplaçant !

Levenson RM1, Krupinski EA2, Navarro VM3, Wasserman EA2 (2015). Pigeons (Columba livia) as Trainable Observers of Pathology and Radiology Breast Cancer Images. PLoS ONE 10(11): e0141357. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141357

1: Université de Californie Davis Medical Center, Sacramento, Californie, Etats-Unis;
2: Université de Iowa, Iowa City, Iowa, Etats-Unis;
3: Université Emory, Atlanta, Géorgie, Etats-Unis.

Article paru dans la revue “Union Nationale des Internes et Jeunes Radiologues” / UNIR N°30