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Le pancréas artificiel : la voie de l’avenir pour traiter le diabète de type 1

Le lundi 28 janvier 2013

Une étape importante a été franchie par les chercheurs de l’IRCM pour que cette approche prometteuse devienne une réalité

Des chercheurs à l’IRCM, dirigés par le Dr Rémi Rabasa-Lhoret, ont été les premiers à mener une étude comparant un pancréas artificiel à double hormone avec le traitement du diabète par pompe à insuline qui a montré une amélioration des glycémies et une réduction des risques d’hypoglycémie. Ces résultats, publiés aujourd’hui dans le Journal de l’Association médicale canadienne (JAMC), pourront avoir un impact important sur le traitement du diabète de type 1 en accélérant le développement du pancréas artificiel externe.
 
Le pancréas artificiel est un système automatisé qui simule un pancréas normal en adaptant continuellement l’administration d’insuline selon les changements des glycémies. Guidé par un algorithme avancé, le pancréas artificiel à double hormone étudié à l’IRCM contrôle la glycémie (taux de sucre dans le sang) en administrant automatiquement de l’insuline et du glucagon, au besoin, en se basant sur un lecteur de glycémie en continu.
 
« Nous avons trouvé que le pancréas artificiel améliorait le contrôle glycémique de 15 % et réduisait considérablement le risque d’hypoglycémie en comparaison au traitement traditionnel par pompe à insuline. Le pancréas artificiel a aussi réduit de huit fois le risque d’hypoglycémie globale et de 20 fois le risque d’hypoglycémie nocturne » a expliqué Ahmad Haidar, ingénieur, premier auteur de l’étude et étudiant au doctorat dans le laboratoire du Dr Rabasa-Lhoret à l’IRCM et au Département de génie électrique et informatique à l’Université McGill.
 
Les personnes diabétiques de type 1 doivent gérer leur glycémie avec soin afin d’atteindre les niveaux cibles. Le contrôle glycémique est la clé de la prévention des complications sévères à long terme reliées aux taux élevés (telles que la cécité ou l’insuffisance rénale) et réduit le risque d’hypoglycémie (taux de sucre gravement bas qui peut mener à la confusion, à la désorientation et même à la perte de conscience).
 
« Environ deux tiers des patients n’atteignent pas leurs cibles glycémiques avec les traitements actuels. Le pancréas artificiel pourrait les aider à atteindre ces cibles et réduire l’hypoglycémie, qui est l’une des craintes principales pour la plupart des patients et qui demeure l’effet indésirable le plus fréquent lors du traitement par insuline » a dit le Dr Rémi Rabasa-Lhoret, endocrinologue et directeur de la clinique de recherche en obésité, métabolisme et diabète à l’IRCM.
 
« Les pompes à infusion et les lecteurs de glycémie sont déjà disponibles sur le marché, mais les patients doivent souvent vérifier le lecteur et ajuster la pompe. Pour les libérer de ce défi de taille, nous devions trouver un moyen pour le lecteur de communiquer directement avec la pompe. Nous avons donc développé un algorithme de dosage intelligent qui sert de cerveau au système. Celui-ci peut constamment recalculer la dose d’insuline requise selon les changements glycémiques, de façon similaire au système GPS dans une voiture qui recalcule le trajet en fonction du trafic ou d’un changement d’itinéraire » a dit M. Haidar.
 
L’algorithme développé par les chercheurs, qui pourrait éventuellement être intégré comme logiciel dans un téléphone intelligent, reçoit les données du lecteur de glycémie en continu, calcule l’insuline requise (et éventuellement du glucagon requis) et contrôle la pompe à distance en administrant automatiquement ces doses sans intervention du patient.
 
« Le système que nous avons évalué imite bien un pancréas normal puisqu’il sécrète l’insuline et le glucagon. Alors que l’insuline abaisse la glycémie, le glucagon a l’effet contraire et augmente les taux de sucre. Le glucagon peut ainsi protéger contre l’hypoglycémie si un patient diabétique calcule mal la dose d’insuline nécessaire » a ajouté le Dr Laurent Legault, endocrinologue pédiatrique et directeur sortant du Centre pédiatrique de la pompe à l’insuline à L’Hôpital de Montréal pour enfants et co-auteur de l’étude.
 
« Notre travail est passionnant parce que le pancréas artificiel pourrait considérablement améliorer la gestion du diabète et réduire les frustrations quotidiennes des patients. Nous poursuivons nos études cliniques afin d’évaluer le système pour des périodes plus longues et avec des groupes d’âges différents. Par la suite, il sera probablement introduit sur le marché graduellement, en utilisant seulement l’insuline, avec des premières générations qui se concentrent sur le contrôle glycémique nocturne » a conclu le Dr Rabasa-Lhoret.
 
 
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Artificial pancreas: the way of the future for treating type 1 diabetes

Monday, January 28, 2013

IRCM researchers take an important step in making this promising approach a reality

IRCM researchers, led by endocrinologist Dr. Rémi Rabasa-Lhoret, were the first to conduct a trial comparing a dual-hormone artificial pancreas with conventional diabetes treatment using an insulin pump and showed improved glucose levels and lower risks of hypoglycemia. Their results, published today in the Canadian Medical Association Journal (CMAJ), can have a great impact on the treatment of type 1 diabetes by accelerating the development of the external artificial pancreas.

The artificial pancreas is an automated system that simulates the normal pancreas by continuously adapting insulin delivery based on changes in glucose levels. The dual-hormone artificial pancreas tested at the IRCM controls glucose levels by automatically delivering insulin and glucagon, if necessary, based on continuous glucose monitor (CGM) readings and guided by an advanced algorithm.

“We found that the artificial pancreas improved glucose control by 15 per cent and significantly reduced the risk of hypoglycemia as compared with conventional insulin pump therapy,” explains engineer Ahmad Haidar, first author of the study and doctoral student in Dr. Rabasa-Lhoret’s research unit at the IRCM and at the Department of Electrical and Computer Engineering at McGill University. "The artificial pancreas also resulted in an 8-fold reduction of the overall risk of hypoglycemia, and a 20-fold reduction of the risk of nocturnal hypoglycemia."

People living with type 1 diabetes must carefully manage their blood glucose levels to ensure they remain within a target range. Blood glucose control is the key to preventing serious long-term complications related to high glucose levels (such as blindness or kidney failure) and reduces the risk of hypoglycemia (dangerously low blood glucose that can lead to confusion, disorientation and, if severe, loss of consciousness). 

“Approximately two-thirds of patients don’t achieve their target range with current treatments,” says Dr. Rabasa-Lhoret, Director of the Obesity, Metabolism and Diabetes research clinic at the IRCM. “The artificial pancreas could help them reach these targets and reduce the risk of hypoglycemia, which is feared by most patients and remains the most common adverse effect of insulin therapy. In fact, nocturnal hypoglycemia is the main barrier to reaching glycemic targets.”

"Infusion pumps and glucose sensors are already commercially-available, but patients must frequently check the sensor and adjust the pump’s output," says Mr. Haidar. “To liberate them from this sizable challenge, we needed to find a way for the sensor to talk to the pump directly. So we developed an intelligent dosing algorithm, which is the brain of the system. It can constantly recalculate insulin dosing based on changing glucose levels, in a similar way to the GPS system in a car, which recalculates directions according to traffic or an itinerary change.”

The researchers’ algorithm, which could eventually be integrated as software into a smart phone, receives data from the CGM, calculates the required insulin (and glucagon, if needed) and wirelessly controls the pump to automatically administer the proper doses without intervention by the patient.

“The system we tested more closely mimics a normal pancreas by secreting both insulin and glucagon,” adds Dr. Laurent Legault, peadiatric endocrinologist and outgoing Director of the Insulin Pump Centre at the Montreal Children’s Hospital, and co-author of the study. “While insulin lowers blood glucose levels, glucagon has the opposite effect and raises glucose levels. Glucagon can protect against hypoglycemia if a patient with diabetes miscalculates the necessary insulin dose.”

“Our work is exciting because the artificial pancreas has the potential to substantially improve the management of diabetes and reduce daily frustrations for patients,” concludes Dr. Rabasa-Lhoret. “We are pursuing our clinical trials to test the system for longer periods and with different age groups. It will then probably be introduced gradually to clinical practice, using insulin alone, with early generations focusing on overnight glucose controls.”

For more information, refer to the IRCM's news release.

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Pancréas artificiel externe : lecteur de glycémie en continu (à gauche), pompe à la ceinture qui injecte de l'insuline sous la peau du patient (à droite), contrôleur (ici un téléphone intelligent dans la main).
External artificial pancreas: continual glucose monitor (left), pump worn on the belt that injects insulin under the patient’s skin (right), and a controller (here, a handheld smart phone).
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