Test de repas mixtes dans le diabète de type 1 : Optimisation de l'étude pilote sur le pancréas artificiel

Le maintien d'une glycémie proche de la normale ralentit l'apparition et la progression des complications microvasculaires et éventuellement macrovasculaires à long terme chez les patients atteints de diabète de type 1. Le pancréas artificiel ou CLC intégré [un algorithme CLC qui prend en compte les lectures de surveillance continue du glucose (CGM) et les effets des perfusions d'insuline précédentes pour calculer en continu la quantité de dose d'insuline à administrer] vise à minimiser, en temps réel, la variabilité du glucose et prévenir les excursions glycémiques extrêmes (hypoglycémie et hyperglycémie). Malgré des développements importants dans la technologie des capteurs et des pompes, le système du pancréas artificiel doit faire face à des barrières anatomiques et fonctionnelles autres que celles rencontrées par le système glucose-insuline fonctionnant normalement en physiologie. Par exemple, les appareils CGM mesurent la concentration de glucose dans l'interstitium, et non dans le compartiment sanguin, introduisant un décalage temporel dû à la diffusion du glucose du plasma vers le liquide interstitiel. De plus, l'insuline (en fait, l'un des analogues rapides actuels de l'insuline) est administrée dans le tissu adipeux sous-cutané, et non dans le sang, et accède directement à la circulation systémique et non à la circulation porte. En raison de ces obstacles, le développement d'un algorithme CLC intelligent et adapté est toujours un processus en cours. Cette recherche vise à pallier ces lacunes en réalisant une étude de physiologie clinique visant à améliorer le développement et l'optimisation d'un algorithme de contrôle approprié.

Vingt patients adultes atteints de diabète de type 1, fréquentant régulièrement la Division d'endocrinologie et des maladies métaboliques de l'École de médecine de l'Université de Vérone, utilisant une perfusion sous-cutanée continue d'analogues d'insuline rapide (CSII) via une pompe permanente et sur la détection sous-cutanée du glucose seront inscrits.

Les critères d'inclusion (voir ci-dessous pour plus de détails) sont un diagnostic de diabète de type 1 tel que défini par l'OMS depuis au moins 12 mois ou un C-peptide négatif confirmé. Les critères d'exclusion sont l'inconscience d'une hypoglycémie sévère récurrente ou une néphropathie, une neuropathie ou une rétinopathie proliférative cliniquement significative.

Les paramètres cliniques standard seront évalués chez tous les patients. Des tests métaboliques seront effectués à la Division d'endocrinologie et des maladies métaboliques de l'école de l'Université de Vérone, à partir de 08h00 sur deux jours distincts dans un ordre aléatoire et après un jeûne nocturne de 10 à 12 heures. Deux tests métaboliques seront effectués : un clamp euglycémique à insuline et un test standardisé de repas mixtes.

A. Pince à insuline euglycémique. Une pince à insuline euglycémique standard sera réalisée pour évaluer la sensibilité à l'insuline, comme décrit précédemment (1). Les sujets seront invités à utiliser leur débit basal habituel d'analogue d'insuline rapide nocturne, à laisser inchangé pendant au moins cinq heures avant le début du test. Un appareil CGM sera inséré deux jours avant le test et calibré avec la glycémie capillaire (mesurée par glucomètre) à des heures préétablies de la journée. La concentration d'insuline humaine sera augmentée avec un i.v. premier (0,8 U/m^2 BSA) et maintenu constant par une injection i.v. perfusion (40 mU/min·m^2 BSA). Le glucose plasmatique pourra chuter jusqu'à ce qu'il atteigne la plage physiologique (c'est-à-dire < 5,6 mmol/L), après quoi il sera clampé à 5,0 mmol/L pendant au moins 60 min en changeant de manière appropriée une perfusion intraveineuse de dextrose à 20 %. Le glucose sera mesuré au chevet du patient par un analyseur de glucose YSI. Des échantillons de sang seront prélevés à intervalles réguliers pour mesurer l'insuline plasmatique (analogue rapide et insuline humaine), les acides gras libres et le glucagon. Une surveillance continue du glucose (glycémie interstitielle) sera effectuée tout au long de la pince à insuline.

B. Test de repas mixtes. Ce test sera effectué pour évaluer la physiopathologie du contrôle de la glycémie lors d'un défi physiologique standardisé. Les sujets suivront un régime indien sans maïs et sans sucre de canne pendant au moins une semaine avant l'étude et recevront l'instruction d'utiliser le débit basal analogue d'insuline rapide nocturne habituel, à laisser inchangé pendant au moins cinq heures avant le début du test . Un appareil CGM sera en place et fonctionnera correctement tout au long du test. Tous les participants ingéreront un repas mixte standardisé (292 Kcal, 38,9 g de glucides, 8,9 g de lipides et 14 g de protéines), sous forme de polenta de maïs et de parmesan italien assaisonné, et seront ensuite surveillés pendant 300 minutes. Juste avant l'ingestion de repas, un s.c. un bolus rapide d'analogue d'insuline sera administré par la pompe, en fonction du rapport individuel insuline/glucides et de la dose de correction. Le rapport 13C/12C de l'amidon de labyrinthe est différent des autres sources de glucides et permet la détection du glucose dérivé de la polenta dans la circulation. Les concentrations plasmatiques de glucose, d'acides gras libres, d'acides aminés, d'insuline, de glucagon et d'hormones incrétines seront évaluées au départ et pendant toute la durée du test. Le rapport glucose plasmatique 13C/12C tout au long du test sera surveillé par spectrométrie de masse de rapport isotopique. Les données CGM seront collectées. Ce test déterminera l'évolution dans le temps du glucose plasmatique, du rapport glucose 13C/12C (d'où le glucose dérivé du repas et endogène), de l'insuline, des acides gras libres, des acides aminés, du glucagon et des hormones incrétines au cours d'un repas mixte.

Dans les deux études, les échantillons de sang seront placés dans de la glace et centrifugés rapidement à 1500 g à +4°C. Le plasma/sérum sera collecté et stocké à -80°C. Les deux tests (pince à insuline et repas mixte) constitueront la biobanque biologique de cette étude.

L'analyse combinée des données du clamp à insuline et des tests de repas mixtes permettra de construire un modèle complet du système glucose-insuline lors d'un test de repas mixte chez chaque sujet, aboutissant ainsi à un patient virtuel in silico, selon une méthodologie bien établie développée dans notre laboratoire. La collection de patients virtuels atteints de diabète de type 1 subissant un test de repas mixtes formera la biobanque in silico dérivée de cette étude. Des patients virtuels seront utilisés pour effectuer une analyse de contrôle métabolique (ACM), c'est-à-dire pour calculer des coefficients de contrôle du glucose (CC), qui quantifient le rôle joué par chaque composant (par exemple : taux d'absorption de l'analogue rapide de l'insuline, absorption des glucides par l'intestin, etc.) du système pour déterminer la concentration en glucose à chaque moment du repas mixte chez les patients atteints de diabète de type 1, en parallèle étroit avec l'analyse que nous avons précédemment effectuée chez des patients atteints de diabète de type 2 subissant un test de tolérance au glucose par voie intraveineuse (2 ). De plus, la réponse de l'hormone incrétine, du glucagon et du substrat à un repas mixte sera quantifiée, permettant l'identification putative d'autres modificateurs du système glucose-insuline (un pour tous : le glucagon). Cette base de données sera déterminante pour concevoir un algorithme de contrôle capable de garantir une régulation normale de la glycémie lors d'un repas mixte chez les patients atteints de diabète de type 1 avec CGM sous thérapie par pompe à insuline.