Entraînement physique personnalisé chez les adolescents atteints de diabète de type 2 pour la prévention précoce du dysfonctionnement des cellules bêta (PT4DEEP)

Le diabète sucré (DM) est une maladie métabolique caractérisée par une hyperglycémie due à la sécrétion d'insuline ou à une insuffisance de la fonction de l'insuline. Dans le diabète de type 2 (T2DM), le type de diabète le plus courant, un indice de masse corporelle élevé, une mauvaise alimentation, une activité physique réduite, un environnement intra-utérin défavorable et une prédisposition génétique défavorable font partie des facteurs de risque. Au cours des 20 dernières années, la prévalence du DT2 chez les adolescents a été multipliée par plusieurs dans le monde.

Comparativement aux adultes atteints de DT2 qui développent des complications secondaires à un âge plus avancé malgré leur résistance à l'insuline pendant des années, les adolescents développent un DT2 clinique et des complications plus rapidement et plus agressivement. Les adolescents atteints de DT2 ont de très mauvais résultats thérapeutiques et une baisse rapide de leur contrôle glycémique avec les protocoles de traitement actuels. L'apparition précoce du DT2 et l'exposition prolongée à ces anomalies métaboliques amplifient les complications micro et macrovasculaires à long terme de ces enfants. Aussi, selon l'atlas T2DM de la Fédération Internationale du Diabète, le T2DM atteindra un niveau épidémique dans la projection 2045 chez les adolescents et les jeunes. Par conséquent, la prévention du développement du DT2, le ralentissement de la progression de la maladie, l'arrêt et le traitement gagnent en importance.

Les principaux facteurs métaboliques dans le développement du DT2 chez les adolescents comprennent l'IR dans le foie, les muscles, le tissu adipeux et l'éventuelle défaillance des cellules β. Cependant, les mécanismes moléculaires détaillés liés au processus pathologique ne sont pas encore clairs. Le stress oxydatif, qui se traduit par une perturbation de l'équilibre oxydatif, attaque les cellules saines de l'organisme et provoque une détérioration de leurs fonctions et de leurs structures. Il a été rapporté que le stress oxydatif joue un rôle important à la fois dans la pathogenèse du DT2 et dans le développement de complications liées à la maladie. L'IR est également un autre facteur important pour le développement du DT2. L'IR est plus prononcée par l'obésité et un mode de vie sédentaire. Contrairement à leurs homologues adultes, les enfants ont tendance à surproduire de l'insuline de manière disproportionnée en réponse à l'IR. Des études ont montré que l'IR périphérique joue un rôle important dans l'initiation du diabète de type 2. Compte tenu du rôle du stress oxydatif et de l'IR dans la pathogenèse du DT2 et de son effet sur le développement de complications liées à la maladie, on pense que l'entraînement physique peut être bénéfique dans la prévention et/ou le traitement du DT2. Par conséquent, il est très important de définir les mécanismes d'adaptation qui expliquent le potentiel préventif et thérapeutique du stress oxydatif de l'entraînement physique.

Les processus épigénétiques ont été associés à la prédisposition et à la progression du DT2 en réponse à divers facteurs liés au mode de vie ou à des expositions environnementales, notamment la malnutrition, l'obésité, l'inactivité physique, le stress et les toxines. De plus en plus de preuves indiquent que des changements dynamiques dans l'épigénome peuvent se produire au cours de la vie d'un individu et que ces changements peuvent affecter la santé métabolique. Les mécanismes moléculaires régissant les effets protecteurs de l'exercice dans le DT2 ne sont pas encore entièrement compris. Plusieurs études récentes ont montré qu'il existe des modifications épigénétiques avec l'exercice. Bien qu'il existe des études in vitro sur les effets protecteurs de différents protocoles d'exercice au niveau moléculaire, aucune étude humaine ne montre leurs modifications épigénétiques.

L'entraînement physique est un élément clé dans la prévention et le traitement de diverses maladies chroniques telles que le DT2. Les adaptations et les effets qui se produisent avec l'entraînement physique diffèrent selon les protocoles d'exercice. La plupart des interventions d'exercice dans le DT2 fondent leurs résultats sur l'HbA1c. Étant donné que les effets moléculaires et épigénétiques de l'entraînement physique sur la fonction des cellules β n'ont pas été entièrement révélés, l'importance et l'effet de l'entraînement physique n'ont pas été entièrement compris.

Compte tenu du rôle du stress oxydatif et de l'inflammation, des changements épigénétiques dans la pathogenèse du DT2 et du développement de complications liées à la maladie, l'entraînement physique sera efficace dans la prévention et/ou le traitement du DT2 chez les jeunes. Pour cette raison, avec ce projet, le protocole d'exercice optimal sera déterminé pour améliorer le dysfonctionnement des cellules β, ce qui assurera la formation et la protection de l'équilibre oxydatif et réduira l'IR.

La médecine personnalisée vise à prédire la réponse thérapeutique selon un profil personnel qui comprend des données cliniques, physiologiques et génétiques. Ainsi, avec ce projet, le développement de panels de marqueurs épigénétiques qui prédiront la réponse d'un individu à un protocole d'entraînement physique particulier contribuera à révéler une mémoire épigénétique personnalisée. Une meilleure connaissance de ces connexions permettra le développement de programmes d'entraînement personnalisés qui permettront à une personne d'atteindre ses objectifs d'entraînement avec une efficacité maximale. Ce projet vise également à établir une plate-forme d'intelligence artificielle qui rassemble les données de la recherche clinique sur les effets de différents protocoles d'entraînement à l'exercice dans le but d'identifier des prédicteurs. Tous les résultats seront combinés dans une plateforme de données unique pour développer des modèles prédictifs de la réponse au traitement. Cette plate-forme de données aide à développer un système d'aide à la décision pour l'entraînement physique personnalisé chez les adolescents atteints de DT2.

Les patients inclus dans l'étude seront divisés en six groupes; le groupe témoin (20 adolescents), le groupe d'exercices aérobies continus modérés (20 adolescents), le groupe d'entraînement par intervalles à haute intensité (20 adolescents), le groupe d'exercices de résistance (20 adolescents), combinaison d'exercices aérobies continus modérés avec groupe d'exercices de résistance (20) et combinaison d'un entraînement par intervalles à haute intensité avec un entraînement d'exercices de résistance (20 adolescents). Au début de l'étude, les caractéristiques démographiques et physiques des patients seront enregistrées, et les évaluations anthropométriques et de laboratoire, test de la fonction pulmonaire, mesure de la force et de l'endurance des muscles respiratoires, mesure de la force musculaire périphérique, évaluation de la capacité fonctionnelle et aérobie, mesure des niveaux d'activité physique et de la consommation d'énergie, l'évaluation de la qualité de vie, l'analyse épigénétique, l'évaluation de la fonction des cellules β et de la structure biochimique de l'insuline seront effectuées.

Tous les patients recevront un entraînement physique 3 jours par semaine pendant 16 semaines. Toutes les mesures et évaluations seront effectuées avant de commencer l'entraînement physique et après 16 semaines d'entraînement physique.

À la suite des données obtenues, il sera tenté de présenter objectivement quel type d'intervention d'exercice, à quelles doses et fréquences, sera plus efficace pour les patients atteints de DT2, avec son effet sur les facteurs épigénétiques. De plus, la détermination d'une méthode de traitement non pharmacologique optimale pour une maladie définie comme une épidémie dans la projection 2045 contribuera à la prévention de la mortalité et de la morbidité et à la réduction des dépenses de santé.