Variations glycémiques induites par l'exercice et systèmes hybrides en boucle fermée (SAFE-T1D)

Les personnes atteintes de diabète sucré de type 1 (DT1) sont continuellement à risque d'hypoglycémie, qui est l'un des principaux obstacles à l'obtention d'un contrôle glycémique optimal.

L'activité physique (AP) dans le DT1 est caractérisée par un déséquilibre entre la production hépatique de glucose et son élimination dans le muscle, une sensibilité accrue à l'insuline et une réponse hormonale contre-régulatrice altérée. Ainsi, l'AP pourrait augmenter le risque d'hypoglycémie dans le DT1. L'hypoglycémie peut survenir pendant l'exercice, ainsi que pendant la récupération, et la peur de l'hypoglycémie entraîne souvent soit l'évitement de l'exercice, soit des comportements de traitement surcompensatoires, qui à leur tour entraînent une détérioration du contrôle métabolique et un risque cardiométabolique accru.

La complexité de l'homéostasie du glucose et un niveau de technologie insuffisant empêchent une régulation stricte du contrôle de la glycémie (BG). Des études sur le pancréas artificiel en boucle fermée ont montré une réduction du risque d'hypoglycémie et une augmentation du temps dans l'intervalle (70-180 mg/dl) chez les patients atteints de DT1. Bien que ces systèmes fonctionnent assez bien sur l'hypoglycémie nocturne, la prévention de l'hypoglycémie pendant et immédiatement après l'exercice reste un problème, en raison de la combinaison d'une augmentation spectaculaire de la sensibilité à l'insuline et de l'apparition retardée de l'insuline sous-cutanée. Informer le dosage de l'insuline de l'AP pourrait réduire ce risque. La réponse glycémique à l'exercice varie en fonction du type d'exercice (aérobie ou de résistance), mais également en fonction de l'intensité et de la durée de l'exercice. La plupart des systèmes hybrides en boucle fermée (HCL) existants utilisent le capteur de glucose Dexcom G6, qui a démontré une bonne précision lors des exercices d'aérobie, de résistance et d'entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT).

Les systèmes HCL actuels offrent la possibilité d'annoncer l'exercice au système et cette information est prise en compte dans le calcul de la dose d'insuline. En conséquence, le système fixe un objectif glycémique plus élevé, augmente le facteur de sensibilité à l'insuline et/ou évite les bolus de correction pendant l'exercice. Ces systèmes fonctionnent bien dans la prévention de l'hypoglycémie, mais une hyperglycémie compensatoire, due à un apport plus élevé en glucides et à une diminution de l'apport d'insuline, suit souvent. L'un des principaux problèmes des systèmes HCL existants est que l'exercice est considéré comme une entité binomiale, présente ou absente, et que des facteurs tels que l'intensité, la durée ou le type d'exercice ne sont pas pris en compte. Cependant, ces variables d'exercice peuvent contribuer à susciter des réponses glycémiques complètement différentes à l'exercice. De plus, ces systèmes ne tiennent pas compte de l'effet retardé de l'exercice, c'est-à-dire de ce que l'on appelle l'activité à bord (AOB), une représentation quantitative de l'AP précédemment effectuée qui affecte toujours les niveaux de glycémie et qui est responsable de l'hypoglycémie post-effort, parfois plusieurs heures après une séance d'exercice. Les recommandations actuelles sur la façon de gérer les niveaux de glycémie pendant l'exercice n'ont pas encore été entièrement testées dans le contexte d'un système en boucle fermée.

La présente étude vise à développer un nouvel algorithme amélioré qui utilise des informations sur les variables d'exercice/activité physique pour prédire les variations glycémiques et moduler l'insulinothérapie en conséquence afin d'éviter l'hypoglycémie et l'hyperglycémie et de maintenir les niveaux glycémiques dans la plage souhaitée. Cet objectif majeur doit être atteint en plusieurs étapes. La première étape consistera en la collecte de données. Les données relatives à l'exercice/l'activité physique seront recueillies dans deux contextes différents. Tout d'abord, à travers les différentes séances d'exercices, des données liées à l'exercice dérivées du moniteur de fréquence cardiaque, des appareils de musculation seront recueillies. Deuxièmement, les données relatives à l'activité physique spontanée/comportement sédentaire, en dehors du cadre expérimental, seront recueillies grâce à des trackers de mouvement. Données relatives aux variations glycémiques, issues des CGM et données relatives aux apports en insuline et en glucides des pompes à insuline et des journaux alimentaires. Grâce aux séances expérimentales d'exercice, les chercheurs pourront évaluer l'efficacité des systèmes hybrides en boucle fermée pour maintenir les niveaux de glucose dans la plage (70-180 mg/dl) et pour prévenir à la fois l'hypo et l'hyperglycémie, pendant et après l'exercice de différentes durées. , intensités et types. Dans un deuxième temps, les relations entre les variables d'exercice dérivées à la fois des séances expérimentales et du suivi de l'AP en dehors des séances expérimentales, et les variations de la glycémie, de l'insuline et des glucides avec l'activité physique seront étudiées.

La troisième et dernière étape comprendra d'autres analyses de données, des tests, des modélisations et des simulations in silico afin d'estimer les performances d'un nouveau système d'aide à la décision pour le dosage d'insuline informé par l'AP par rapport au dosage d'insuline standard.

Conception de l'étude Participants Cinquante hommes et femmes atteints de DT1 participeront à l'étude. Tests préliminaires Lors de la signature du consentement éclairé, les données de base des participants seront collectées. Ensuite, des tests préliminaires auront lieu dans le laboratoire de physiologie de l'exercice de l'Université de Rome Foro Italico. La consommation maximale d'oxygène cardio-pulmonaire (VO2peak) sera évaluée à l'aide d'un test d'effort gradué sur ergomètre (Lode, Groningen, Pays-Bas) jusqu'à l'épuisement volontaire. La puissance de sortie maximale (Wmax) obtenue lors du test sera utilisée pour standardiser la prescription d'exercices.

Le test 1-RM sera effectué pour l'évaluation de la force musculaire maximale dynamique. Le test sera effectué avant la randomisation, pour les mouvements de poussée du bas du corps et les mouvements de poussée et de traction du haut du corps sur la presse à jambes, la presse à poitrine et les machines de la ligne Biostrength® à rangée basse, respectivement (Technogym S.p.A., Cesena, Italie). L'évaluation 1-RM sera utile pour déterminer la charge des individus pendant le programme d'exercices. Pendant le test, la vitesse du mouvement sera enregistrée pour l'analyse de la puissance maximale musculaire. Avant d'être affectés à l'un des essais d'exercice, les participants seront invités à porter un moniteur d'activité GENEActiv au poignet pendant sept jours consécutifs dans des conditions de vie libre. Les appareils GENEActiv sont des instruments portés au poignet utilisés pour l'évaluation des activités de vie libre. Ces appareils, qui seront fournis par le laboratoire de physiologie de l'exercice, fournissent des données brutes pour l'activité physique, le comportement sédentaire et l'analyse du sommeil, capturant les données de mouvement, de lumière et de température. Les participants recevront un régime alimentaire standardisé pendant toute la durée de l'étude et seront invités à tenir un journal alimentaire pendant les sept jours où ils portent l'accéléromètre, 24 heures avant les essais d'exercice et les jours des essais d'exercice.

Essais d'exercices Les patients subiront quatre essais d'exercices différents, des exercices aérobiques d'intensité modérée (MIE), des exercices d'intervalle de haute intensité (HIIE), des exercices de résistance (RE) et des exercices combinés d'aérobie et de résistance (COMB). Les mêmes essais d'exercice seront effectués dans deux conditions différentes : mode d'exercice réglé sur « on » ou mode d'exercice réglé sur « off » sur la pompe à insuline. Les patients porteront également un accéléromètre et un moniteur de fréquence cardiaque les jours d'essai. Les quatre séances d'exercices auront la même durée de 50 min subdivisées en 5 min d'échauffement, 40 min de travail et 5 min de récupération. Les 40 minutes de travail différeront entre les essais comme suit.

L'exercice d'intensité modérée consistera en un exercice continu sur un vélo ergomètre à 40 % Wmax.

L'exercice d'intervalle à haute intensité consistera en trois séances d'exercices d'intervalle de 10 minutes à un rapport travail/repos de 1:1 (5 intervalles de 1 minute à 90 % Wmax avec une minute de récupération à 25 % Wmax entre les intervalles) entrecoupées de 3 minutes de récupération à 25% Wmax.

L'exercice de résistance comprendra un circuit de 8 groupes d'exercices répétés en 3 séries de 12 répétitions chacune à 70% de 1-RM. Tous les exercices seront effectués sur les mêmes machines utilisées pour les évaluations de la force lors des tests préliminaires (machines de la ligne Biostrength®, Technogym S.p.A., Cesena, Italie), ce qui permettra une individualisation précise de l'exercice de résistance, l'enregistrement des séances et une reproductibilité exacte sur le prochain essai d'exercice pour chaque malade.

L'exercice combiné consistera en 20 minutes d'exercice d'intensité modérée à 40% Wmax sur un ergomètre suivi de 20 minutes d'exercice de résistance consistant en un entraînement en circuit de 4 groupes d'exercices répétés en 3 séries de 12 répétitions chacune à 70% de 1 -RM.

Conception expérimentale Les participants se verront attribuer les huit essais d'exercice (MIE-ON, HIIT-ON, RE-ON, COMB-ON, MIE-OFF, HIIT-OFF, RE-OFF, COMB-OFF) dans un ordre aléatoire. La randomisation se fera par une séquence générée par ordinateur. Chaque séance d'exercices sera séparée d'au moins 7 jours.

Les participants seront invités à s'abstenir d'exercices intenses 48 heures avant l'épreuve d'exercice. La veille des épreuves d'exercices, il sera demandé aux participants de suivre un régime alimentaire standard et de tenir un laitage alimentaire.

Le matin de l'essai, les patients se présenteront au laboratoire à 9h00, 2 heures après un petit-déjeuner standard, qui a été précédé d'un bolus d'insuline calculé par le calculateur de bolus des participants. Lorsqu'ils sont affectés à l'un des essais d'exercice "ON", les patients seront invités à activer le mode d'exercice (objectif supérieur temporaire) à partir de 2 heures avant l'essai d'exercice prévu jusqu'à la fin de l'essai d'exercice. Lorsqu'ils sont affectés à l'un des essais d'exercice "OFF", les patients commenceront l'essai d'exercice sans annoncer l'exercice à la pompe. La fréquence cardiaque, le taux d'effort perçu (RPE), la puissance de sortie, la vitesse angulaire, le nombre de répétitions et la charge d'exercice seront tous enregistrés pendant les séances d'exercice. Les données CGM, l'apport en glucides et les données sur l'administration d'insuline seront enregistrées pendant les 24 heures suivantes.