Modéliser un parcours de soin, c’est plus que dessiner un diagramme de flux

Chez DALI, on nous pose régulièrement une question simple en apparence :

La première idée qui vient en tête, c’est souvent celle d’un schéma : des boîtes, des flèches, un ordre logique d’étapes. Une sorte de carte mentale ou de process en ligne droite. Et pourtant… cette image intuitive est largement insuffisante pour capturer la complexité réelle des parcours de santé. Dans cet article, nous montrons pourquoi modéliser un parcours de soin va au-delà de tracer un diagramme. Nous montrons comment cette démarche devient alors un véritable outil d’analyse.

👉 Si vous avez raté notre article introductif à la modélisation mathématique, c’est par ici.

Qu’est-ce qu’un parcours de soin ?

Un parcours de soin est rarement linéaire. C’est un objet dynamique (parfois bien chaotique !), composé de multiples composantes : actes médicaux, décisions cliniques, éléments logistiques, et bien sûr, vécu subjectif du patient. Il peut inclure des hospitalisations, des consultations, des périodes sans contact médical, des interactions avec différents professionnels et services, et parfois des événements imprévus ou indésirables.

illustration parcours patient

Or, la variabilité entre individus est grande, même pour une pathologie donnée. C’est du aux comorbidités, aux facteurs sociaux, ou encore à la disponibilité des ressources sur un territoire. Comprendre cette variabilité n’est pas accessoire : c’est une condition pour évaluer les ruptures de parcours et mettre en place des actions ciblées, plutôt que générales. C’est pourquoi une modélisation sérieuse des parcours doit chercher à capter cette diversité plutôt qu’à la réduire. Pour dire ça autrement :

Pourquoi modéliser un parcours ?

La modélisation ne se limite pas à décrire. Elle structure la réflexion autour d’un problème de terrain. Par exemple, dans un contexte hospitalier, elle permet d’identifier les goulots d’étranglement, les redondances, ou les délais cachés. Dans une approche populationnelle, elle aide à détecter les groupes de patients qui suivent des trajectoires atypiques ou à risque.

C’est aussi un outil pour sortir de l’intuition. En représentant le parcours de façon systémique, on met à jour des dépendances inattendues. Des effets indirects qui échappent à une lecture purement descriptive des données émergent.

Comment passer de la carte mentale au modèle exploitable ?

On commence souvent avec un atelier de formalisation. Différents métiers y participent : médecins, soignants, chef de service, chef de projet ARS, data scientists. On pose les jalons du parcours, les transitions possibles, les conditions d’entrée et de sortie. Puis, vient le choix des outils : parfois un simple diagramme d’activités suffit. Bien souvent, il faudra recourir à un outil statistique un peu plus avancé…

Ce choix dépend du niveau de complexité du système que l’on souhaite représenter, et de l’objectif du projet. Un modèle de parcours pour simuler des files d’attente en oncologie n’aura pas la même forme qu’un modèle qui stratifie des patients en programme de prévention. Il faut accepter de ne pas chercher la “modélisation parfaite”, mais le modèle adapté à la question.

« Un modèle simple d’un système complexe ».

Chez DALI, nous utilisons plusieurs outils de modélisation de parcours. Ça peut être un graphe probabiliste*, du process mining*, une simulation d’événements*, voire un jumeau numérique* … Dans tous les cas, l’outil est juste une porte d’entrée dans la problématique réelle, et non pas un aboutissement. C’est en croisant cette première vision avec la connaissance métier et les objectifs organisationnels, que l’on construit un modèle de parcours réellement utile.

L’un des apports majeurs de la data science dans la modélisation des parcours de soins est la possibilité de partir directement des données réelles. Elles sont issues de systèmes d’information hospitaliers, de dispositifs connectés, ou d’autres bases structurées. Ces données peuvent être exploitées par les outils (par exemple le process mining) pour reconstituer automatiquement des séquences d’événements, en extraire les enchaînements typiques et cartographier la diversité des trajectoires observées.

Mais cette cartographie automatique n’est qu’un point de départ. Elle permet de poser les bonnes questions : pourquoi ces variations ? Que signifie cette boucle ? Est-ce une erreur de codage, une pratique locale, un dysfonctionnement? L’analyse exploratoire devient alors une base pour formuler des hypothèses, détecter des points de rupture ou identifier des sous-groupes à risque.

Notre avis sur trois erreurs fréquentes à éviter

Croire qu’un parcours est un standard : même dans des contextes médicaux bien protocolisés, les parcours varient énormément selon les profils des patients, leur situation géographique, ou les aléas organisationnels. Modéliser une moyenne ne suffit pas. Il faut penser en termes de distribution de trajectoires.

“Confondre la carte et le territoire” : un modèle est une représentation, pas une réplique fidèle. Il traduit des choix et des hypothèses. L’erreur serait de le prendre comme vérité absolue. Au contraire, il doit rester un outil au service de la prise de décision.

Vouloir tout modéliser d’un coup : plus le périmètre est vaste, plus le risque est grand de se perdre. Un bon modèle commence petit, clair, et ciblé. Il peut ensuite s’enrichir par itération, au fur et à mesure que les usages et les besoins se précisent.

Un exemple : réduire les réhospitalisations post-chirurgicales

Imaginons un établissement hospitalier qui observe un taux de réhospitalisation élevé après des chirurgies digestives. Les analyses classiques ne suffisent pas à expliquer les écarts. Le service décide alors de modéliser le parcours post-opératoire. Lors des premiers ateliers, le parcours type est décrit : chirurgie → sortie → appel infirmier → consultation de contrôle. Mais en croisant les données, l’équipe identifie un point de fragilité : une partie des patients ne reçoit pas l’appel infirmier de suivi à J+7. Ces patients présentent un taux de réhospitalisation presque deux fois supérieur.

Grâce à la modélisation, on peut alors simuler différents scénarios : que se passe-t-il si l’appel est systématisé ? Quel est l’impact estimé sur le taux global de réhospitalisation ? Combien de ressources faut-il pour le mettre en œuvre ? Le modèle devient ici un outil d’aide à la décision, bien au-delà de la simple visualisation du parcours.

Vers des modèles avancés : simulation, prédiction, jumeaux numériques

Une fois un parcours modélisé, il devient possible d’aller plus loin : par exemple en construisant un simulateur à événements discrets* pour jouer des scénarios futurs. On y intègre des temps d’attente, des capacités limitées, des probabilités de transition, et on observe les impacts sur l’ensemble du système. Le modèle sert alors de jumeau numérique* d’une structure de soins : une entité virtuelle qui réagit aux décisions comme le ferait le système réel. Cela permet de tester des politiques de prise en charge, des dispositifs innovants, ou des réorganisations, avant de les implémenter dans la vraie vie. Un vrai simulateur, sans risque pour les patients.

Conclusion : modéliser, c’est rendre visible ce qu’on pensait “intuitivement”

La modélisation des parcours de soin n’est ni un exercice académique, ni un simple outil de communication. C’est une méthode rigoureuse, progressive, collective. C’est aussi un moyen de mettre à plat des logiques implicites, de construire une compréhension commune, et de mieux piloter la complexité du réel. Chez DALI, nous pensons que modéliser, c’est ouvrir le dialogue entre sciences, pratiques et décisions. C’est rendre visible ce qu’on croyait intuitivement, pour agir là où ça compte.

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*Bonus – clés de lecture

🔎 Décryptage : Le process mining
Le process mining, c’est comme rejouer les traces laissées par les patients dans les systèmes informatiques (consultations, examens, hospitalisations…). Grâce à ces données, on peut retracer automatiquement les vrais parcours de soins, avec leurs détours, leurs répétitions ou leurs ruptures. C’est un peu comme dessiner une carte à partir des trajets GPS de milliers de personnes : on découvre les chemins les plus utilisés, les raccourcis, ou les zones d’embouteillage.

🔎 Décryptage : la simulation à événements discrets
La simulation à événements discrets, c’est un outil pour rejouer virtuellement le fonctionnement d’un système de soins, minute par minute, patient par patient. C’est comme un simulateur d’aéroport : chaque patient est un passager, chaque étape (consultation, imagerie, hospitalisation) est une station, et le système simule les files d’attente, les retards, les saturations. Cela permet d’évaluer des scénarios sans risque pour le réel.

🔎 Décryptage : un modèle probabiliste
On peut représenter les parcours avec des diagrammes simples… ou des modèles plus sophistiqués, capables d’intégrer les probabilités de transition d’un état à un autre. Ces modèles aident à simuler les situations les plus fréquentes comme les plus rares. On parle aussi de modèle stochastique (par opposition à déterministe).

🔎 Décryptage : un jumeau numérique
Un jumeau numérique, c’est un modèle informatique d’un service de soins ou d’un protocole thérapeutique, qu’on peut manipuler virtuellement pour tester des idées avant de les mettre en œuvre dans la réalité. Alimenté par des données de vie réelle, et combiné à la simulation à événements discrets, c’est un outil moderne et complet pour l’aide à la décision en réactions aux aléas qui surviennent chaque minute. C’est un simulateur, très utile avant de se lancer pour de vrai.

Améliorer l’organisation des hôpitaux… avec des modèles mathématiques

Quand on évoque les établissements de santé (hôpital / clinique / EPHAD, …), on pense à des médecins, des infirmières, des patients, des soins. Mais derrière une consultation ou une opération chirurgicale, se cache une organisation complexe… souvent invisible, mais essentielle pour améliorer l’expérience du patient. Pour mieux la comprendre – et surtout l’améliorer – une discipline discrète, mais puissante entre en scène : la modélisation mathématique.

C’est quoi la modélisation mathématique ?

La modélisation mathématique, c’est un peu comme faire une carte très détaillée d’un système, ici l’hôpital, en représentant toutes ses composantes : les tâches, les informations échangées, les ressources humaines et matérielles, et l’organisation globale.

La modélisation formelle s’appuie sur la systémique, une approche qui considère un hôpital non pas comme une somme d’éléments isolés, mais comme un système global, où chaque action, chaque acteur et chaque ressource interagit avec les autres. Un retard à l’accueil peut impacter la consultation, qui elle-même influence un rendez-vous pour obtenir un scanner, jusqu’à la sortie de l’hôpital. En pensant l’hôpital comme un ensemble de processus interconnectés, on peut mieux comprendre ses dysfonctionnements, anticiper les effets en chaîne, et imaginer des améliorations durables.

La figure ci-dessous présente une approche de modélisation de l’architecture d’un système, dans lequel trois sous-systèmes sont en interaction : le système opérationnel regroupe l’ensemble des processus du système (la prise en charge d’un patient par exemple), le système de pilotage regroupe les mécanismes de prise de décision (quel diagnostic pour l’orientation d’un patient, ou encore quelles ressources affecter à un service de soins), et le système d’information regroupe l’ensemble des données nécessaires pour la mise en œuvre du système et la prise de décision.

Imaginez que vous puissiez simuler un service de consultation, prévoir ce qui se passerait si vous ajoutiez un poste d’infirmier ou changiez l’ordre des tâches. Grâce à la modélisation mathématique couplée à d’autres outils comme la simulation, c’est possible.

Pourquoi est-ce utile en santé ?

Un hôpital (une clinique, un centre de lutte contre le cancer, un EPHAD …), c’est un peu comme une ville miniature : on y soigne, on y planifie, on y décide, on y communique. Mais ces interactions sont souvent complexes, et les erreurs ou les lenteurs peuvent avoir un impact direct sur les soins.

Grâce à la modélisation :

  • On peut proposer un formalisme clair et sans zones d’ombre pour communiquer entre partenaires d’un projet et appliquer ensuite plusieurs outils d’analyse.
  • On peut tester différents scénarios sans risque, comme dans un simulateur.
  • On peut anticiper les engorgements et améliorer les temps d’attente.
  • On peut évaluer les coûts réels d’une procédure, jusqu’au niveau micro.
  • On peut proposer des méthodes pour communiquer efficacement entre médecins, gestionnaires et informaticiens.

Quels outils sont utilisés ?

Plusieurs méthodes ont été développées au fil du temps pour modéliser des systèmes complexes comme les hôpitaux. Parmi les pionniers de cette approche figure le professeur François Vernadat, qui a largement contribué dans les années 1990 à formaliser les techniques de modélisation d’entreprise (F. Vernadat, Techniques de Modélisation en Entreprise : Applications aux Processus Opérationnels, Economica, Paris, 1999). Ces travaux s’inscrivent dans une discipline largement utilisée dans l’industrie : le génie industriel. 

Plusieurs méthodes existent. Parmi les plus connues :

  • IDEF0 : une méthode graphique développée dans les années 1970, utilisée pour décomposer les fonctions d’un système en blocs clairs et interconnectés.
    ARIS : un cadre méthodologique complet apparu dans les années 1990, qui permet de représenter différentes vues d’un système (fonctionnelle, informationnelle, organisationnelle, etc.).
  • UML (Unified Modeling Language) : un langage de modélisation issu du génie logiciel, qui permet de représenter les objets, les interactions et les comportements d’un système. Très utilisé pour concevoir les logiciels hospitaliers ou modéliser des systèmes d’information de santé.
  • BPMN (Business Process Model and Notation) : un langage graphique conçu pour décrire les processus métiers de manière simple et intuitive. Il est particulièrement adapté à la cartographie des parcours patients et à la collaboration entre équipes médicales et administratives.

La figure ci-dessous illustre la brique de base d’un modèle IDEF0 : une fonction (une activité) transforme un input en un output sous certaines contraintes (control) et grâce à certains mécanismes (mechanism ou ressources).

Un exemple concret : l’hospitalisation d’une personne âgée suite à un passage aux urgences

Prenons le parcours à l’hôpital d’une personne âgée : passage aux urgences, hospitalisation en court séjour gériatrique (CSG), soins médicaux et de réadaptation (SMR). Derrière ce scénario en apparence banal se cachent plusieurs activités, ressources (logiciels, personnels, documents), décisions à prendre. Grâce à la modélisation, on peut analyser chaque étape, repérer les goulots d’étranglement pouvant générer de l’attente pour le patient, calculer les coûts, et même proposer une nouvelle organisation plus fluide.

La figure ci-dessous présente un logigramme simplifié de ce processus : les patients arrivent dans le service d’urgence. Si une hospitalisation est nécessaire, le patient est transféré vers un service de court séjour gériatrique, ou un autre service selon la pathologie. Suite au court séjour gériatrique, si le patient nécessite un suivi, il peut être transféré vers un service de soins médicaux et de réadaptation (SMR).

Dans ce parcours, plusieurs goulots d’étranglement peuvent exister à chaque étape : entre les urgences et le CSG, entre le CSG, et le SMR, etc. Ces goulots peuvent être dus à un manque de ressources (on parle de lits associés aux ressources humaines adéquates), et dégradent la qualité de service. Ainsi, un indicateur important que nous pouvons mesurer est la durée de séjour dans les différents services. Un autre indicateur important pourrait être le taux d’occupation des lits.

Afin d’évaluer les performances de ce système, il est nécessaire d’implémenter le modèle dans un outil de simulation à événements discrets par exemple. Cette implémentation requiert aussi des données à collecter dans l’hôpital. Enfin, la modélisation peut également donner lieu à un modèle d’optimisation, qui permet de déterminer les meilleures décisions à prendre tout au long du parcours.

En résumé

La modélisation mathématique ne remplace pas les médecins, mais elle aide à mieux organiser le soin. C’est une boussole pour les décideurs, un langage commun pour les équipes, et une boîte à outils pour améliorer la qualité des soins… sans forcément dépenser plus.

Alors, la prochaine fois que vous attendez en salle d’attente, souvenez-vous : quelque part, des chercheurs modélisent votre parcours pour que, demain, votre expérience soit plus fluide et plus humaine.

Pour plus d’informations, écrivez-nous à contact@dali.science !