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Un pancréas artificiel
Aujourd'hui, les personnes atteintes de diabète disposent d'une gamme de technologies pour aider à contrôler leur glycémie, notamment des moniteurs continus qui peuvent surveiller les niveaux de glucose tout au long de la journée et des pompes à insuline qui peuvent administrer le médicament. Mais le diabétique est toujours responsable de la prise de décisions exécutives - quand tester son sang ou se faire vacciner - et le système a beaucoup de place pour l'erreur humaine. Maintenant, cependant, les chercheurs disent que les premières générations d'un pancréas artificiel, qui seraient capables de prendre la plupart des décisions de dosage sans l'intervention du porteur, pourraient être disponibles dans les prochaines années.
Pancréas artificiel : Les scientifiques associent des glucomètres en continu, tels que l'appareil illustré ici (appareil blanc, en haut), avec des pompes à insuline, telles que celle illustrée ici (appareil de type pager, en bas), pour créer un pancréas artificiel pour les personnes atteintes de diabète. Dans ce système commercial de Medtronic, le glucomètre transmet sans fil les données à la pompe via un lecteur (non illustré). Cependant, l'utilisateur doit toujours décider de la quantité d'insuline dont il a besoin et la doser lui-même. Dans un pancréas artificiel, des algorithmes spécialement conçus calculeraient la quantité d'insuline requise et à quelle vitesse, puis signaleraient l'administration du médicament sans intervention humaine.
Le diabète de type 1 se développe lorsque les cellules des îlots de Langerhans du pancréas humain cessent de produire des quantités suffisantes d'insuline, laissant le corps incapable de réguler lui-même la glycémie. Si elles ne sont pas contrôlées, les fluctuations de la glycémie à long terme peuvent entraîner des lésions nerveuses, la cécité, des accidents vasculaires cérébraux et des crises cardiaques. Même parmi les diabétiques les plus vigilants, les baisses importantes et les augmentations de la glycémie sont encore des phénomènes courants. Nous disposons aujourd'hui de données qui suggèrent que vous pourriez obtenir de bien meilleurs résultats en matière de diabète si l'ordinateur prend les devants au lieu que la personne diabétique fasse tout elle-même, déclare Aaron Kowalski, directeur de recherche de la Juvenile Diabetes Research Foundation. Projet de pancréas artificiel .
À son niveau le plus basique, un pancréas artificiel se compose de trois composants : un capteur continu pour détecter les niveaux de glucose en temps réel, un ordinateur miniature qui peut prendre ces lectures et utiliser un algorithme pour prédire ce qui se passera ensuite et déterminer la quantité d'insuline nécessaire. pour maintenir les niveaux stables, et une pompe à insuline pilotée par l'ordinateur qui dose la quantité appropriée de médicament.
Deux des composants, les pompes à insuline et les glucomètres en continu, sont déjà sur le marché commercial (ce dernier a reçu l'approbation de commercialisation de la Food and Drug Administration des États-Unis il y a quelques années à peine). À court terme, vous pourriez probablement créer un système assez robuste avec les technologies d'aujourd'hui, explique Kowalski, dont le groupe a dirigé une coalition visant à commercialiser un pancréas artificiel le plus rapidement possible.
Les membres du consortium expérimentent des variantes de ce système en boucle fermée, ainsi nommé parce que l'algorithme informatique connecte la pompe à insuline et le glucomètre, bouclant la boucle. Peut-être que la personne la plus proche du développement d'un système commercial est Romain Hovorka , associé de recherche principal à l'Université de Cambridge, au Royaume-Uni, où il dirige le groupe de modélisation du diabète. Sa première étude en boucle fermée a examiné l'efficacité du système lorsqu'il est utilisé pendant la nuit, pendant les heures où les niveaux de sucre dans le sang sont susceptibles de chuter brusquement et où des complications peuvent survenir. Je souhaite passer à une approche qui pourrait être commercialisée, et le plus simple est juste de boucler la boucle du jour au lendemain, à une époque où on ne peut pas trop en faire de toute façon sur l'insuline.
Hovorka a utilisé deux appareils, tous deux disponibles dans le commerce. Le premier, un glucomètre en continu, se compose d'un capteur sous-cutané qui mesure les niveaux de glucose dans les tissus sous la peau et d'un appareil qui communique sans fil avec le capteur pour télécharger ses données. La seconde est la pompe elle-même, un appareil de la taille d'un téléavertisseur avec un réservoir d'insuline qui délivre le médicament à travers un tube mince jusqu'à une aiguille sous-cutanée. Hovorka et ses collaborateurs ont ajouté un algorithme qui a non seulement mis la pompe et le capteur en communication l'un avec l'autre, mais a également retiré l'utilisateur (endormi) de l'image en déterminant précisément la quantité d'insuline à administrer toutes les 15 minutes.
Lorsqu'il a été testé sur 12 enfants atteints de diabète de type 1, le système en boucle fermée a ramené les niveaux de glycémie des enfants dans la plage cible 61 % du temps, contre 23 % pour ceux qui suivaient leur routine normale. Avec la boucle fermée, nous sommes en mesure d'éviter les extrêmes – l'extrême mauvais minimum et l'extrême mauvais sommet, dit Hovorka. Il travaille actuellement avec des fabricants d'appareils de l'industrie pour créer un produit commercial commercialisable.
Technologiquement, les obstacles restants pour les chercheurs sont ceux du raffinement - par exemple, la construction d'algorithmes parfaitement affinés pour prédire dans quelle direction les niveaux de glucose évoluent et à quel rythme. D'autres chercheurs travaillent sur des capteurs capables de surveiller la glycémie sur une longue période de temps (actuellement, les capteurs doivent être remplacés tous les trois à huit jours) et avec une précision améliorée.
Malgré le fait qu'une grande partie de la technologie est sur le marché, les chercheurs doivent toujours prouver à la FDA que leur système est sûr lorsqu'il est combiné avec les algorithmes, et que si quelque chose ne va pas - si un capteur se dérègle ou si la pompe à insuline se bouche - l'ordinateur peut le détecter et déclencher une alarme ou éteindre tout le système.
Vous n'avez pas besoin d'avoir le système parfait pour faire d'énormes progrès et faciliter considérablement la vie avec le diabète, dit William Tamborlane , chef du service d'endocrinologie pédiatrique à la Yale School of Medicine, qui a inventé la thérapie par pompe à insuline à la fin des années 1970. En tant que clinicien, il est plus intéressé à voir ces avancées progressives arriver jusqu'aux patients qu'à attendre qu'un système parfait soit créé. Nous avons maintenant des capteurs qui peuvent dire ce que fait la glycémie à chaque minute, dit Tamborlane. Et nous avons des pompes à insuline qui peuvent changer la quantité d'insuline qu'elle donne d'une minute à l'autre. Nous avons actuellement la technologie pour nous rapprocher de ce qui pourrait être considéré comme la solution ultime.