Évaluation clinique d'un système d'administration d'insuline en boucle fermée

Arrière-plan:

Le diabète de type 1 est causé par des anticorps qui attaquent les cellules β productrices d'insuline dans le pancréas. Le traitement consiste généralement en des injections régulières d'insuline, informées par des mesures de glucose à partir d'échantillons de sang prélevés au doigt. Cependant, les injections n'imitent pas le comportement normal de la cellule β, ce qui entraîne un contrôle sous-optimal de la glycémie et des complications, notamment une insuffisance rénale, la cécité, des lésions nerveuses et des maladies cardiaques. Un traitement agressif peut aider, mais peut conduire à des taux de glucose sanguin potentiellement dangereux (hypoglycémie). Le contrôle glycémique est mesuré par l'HbA1c (intervalle normal de 4 à 6 %), une mesure de la quantité d'hémoglobine exposée au glucose sur une période d'environ 3 mois.

Les schémas thérapeutiques actuels pour le traitement du diabète de type 1 dans la pratique clinique sont principalement basés sur des injections sous-cutanées d'insuline plusieurs fois par jour à des doses déterminées par des mesures intermittentes de la glycémie. Le DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) a démontré qu'une prise en charge intensive utilisant ces principes réduisait les complications de 50 à 76 %. Cela s'est fait au détriment d'une augmentation de l'hypoglycémie, en particulier à des taux d'HbA1c <7,5 %. Dans d'autres études, la prise en charge intensive a conduit les personnes à passer 30 % de la journée avec des valeurs de glucose > 10 mM et > 2 heures/jour en hypoglycémie, souvent la nuit.

Un système en boucle fermée offre la possibilité d'améliorer l'HbA1c tout en évitant l'hypoglycémie. Il nécessite une mesure continue du glucose, un dispositif de contrôle et une pompe pour l'administration d'insuline. Le sujet a été longuement revu. Des dispositifs de contrôle intelligents ont été développés par d'autres, en utilisant les principes du contrôle par rétroaction ou de la modélisation prédictive. Ceux-ci étaient initialement encombrants, par ex. le « biostator », mais des systèmes plus récents ont été miniaturisés et sont capables d'obtenir un contrôle de la glycémie à jeun, lorsqu'ils sont pourvus d'une entrée de taux de glucose interstitiel. Ils n'ont pas encore fait la preuve de leur robustesse, peuvent être associés à des hypoglycémies et ne sont pas capables d'assurer un contrôle post-prandial adéquat ni de faire face aux maladies intercurrentes en dehors des milieux hospitaliers.

Ce protocole d'essai clinique évalue le système d'administration d'insuline en boucle fermée de l'Imperial College. L'administration d'insuline en boucle fermée comprend 3 composants principaux : le capteur de glucose, l'algorithme de contrôle et le système d'administration d'insuline.

Le capteur de glucose qui sera utilisé tout au long des études de validation clinique est un dispositif marqué CE et approuvé par la MHRA fabriqué par Medtronic. Il s'agit d'un capteur sous-cutané qui se trouve juste sous la peau et prélève du liquide interstitiel à l'aide d'une électrode enzymatique. Une petite tension est appliquée aux bornes du capteur et un courant est renvoyé à l'instrumentation du capteur. Ce courant est proportionnel à la concentration de glucose dans le liquide interstitiel et est calibré par rapport à la glycémie au minimum 12 heures par heure.

L'algorithme de contrôle est dérivé d'expériences physiologiques menées par d'autres groupes qui ont démontré comment les cellules bêta du pancréas produisent de l'insuline chez les personnes non diabétiques. En utilisant les données de ces expériences, il a été possible de mettre en œuvre le comportement de la cellule bêta dans un logiciel et nous avons utilisé un simulateur avec 200 patients virtuels pour démontrer la sécurité et l'efficacité du logiciel. Les données du simulateur sont jointes à cette demande en annexe. Le simulateur a été développé à partir de données humaines et tient compte des erreurs de capteur, du placement du capteur, de la voie d'administration de l'insuline et de l'absorption du glucose au moment des repas. Il a été approuvé par la FDA aux États-Unis comme une étape dans la voie du développement d'un pancréas artificiel et a été validé par rapport à des données humaines. Dans le dispositif de validation clinique, l'algorithme de contrôle est mis en œuvre sur une carte de circuit imprimé à l'aide d'un microcontrôleur programmable.

Le dispositif de pompe à insuline utilisé tout au long de la validation clinique est le Roche Accu-Check Combo Spirit. Il s'agit d'un appareil homologué MHRA marqué CE et sera fourni par Roche avec une capacité de communication directe à partir du moteur afin que nous puissions vérifier que la pompe fait ce que le logiciel commande et avec une licence pour utiliser le protocole de communication à des fins de recherche. Cela garantit une communication sûre entre l'algorithme de contrôle et la pompe et fournit une sécurité intégrée pour garantir que le moteur de la pompe répond de manière appropriée à l'algorithme de contrôle.

La validation clinique du dispositif d'administration d'insuline en boucle fermée suit un parcours de défis progressifs à l'algorithme et au matériel, en commençant par une étude basale à jeun en mode consultatif et en progressant vers des études ambulatoires de repas en boucle fermée complète.

Le but de cet essai est d'évaluer l'innocuité et l'efficacité du dispositif en boucle fermée en appliquant la technologie aux participants atteints de diabète de type 1 dans une variété de scénarios, en commençant par un test de jeûne et en passant au contrôle de la nuit, au contrôle des repas et, enfin, un test ambulatoire.

Bref aperçu de chacune des 5 visites au cours de la période d'essai :

• Visite 1 : Dépistage comprenant un examen clinique, des tests sanguins à jeun, la réalisation d'un questionnaire sur la qualité de vie du diabète, un moniteur de glycémie en continu attaché au sujet
• Visite 2 : Examen des résultats de la surveillance continue de la glycémie après 5 jours
• Visite 3 : Boucle fermée de jeûne de courte durée (6 heures d'évaluation en boucle fermée)
• Visite 4 : Boucle fermée de longue durée/jeûne nocturne et défi de repas standard (13 heures d'évaluation en boucle fermée)
• Visite 5 : Boucle fermée automatique ambulatoire 24 heures

Au cours des visites 3 à 5, des prélèvements sanguins pour le glucose capillaire et les cétones, les niveaux de glucose veineux et d'insuline auront lieu toutes les 15 à 30 minutes pendant que le système d'administration d'insuline en boucle fermée fonctionne.