Un pancréas artificiel pourrait révolutionner le traitement du diabète, et ce n'est peut-être que dans quelques années.
Pancréas artificiel à l'horizon
Un pancréas artificiel pourrait révolutionner le traitement du diabète, et ce n'est peut-être que dans quelques années.
De la part du médecin Archives
Pour des millions de diabétiques dans le monde, la vie n'est qu'une série de piqûres au doigt, d'injections, de montées et de descentes de la glycémie. Mais avec sa promesse de réguler automatiquement la glycémie d'une personne, le pancréas artificiel pourrait changer tout cela.
"Le pancréas artificiel va révolutionner le traitement du diabète", déclare Eric Renard, MD, PhD, professeur d'endocrinologie, de diabète et de métabolisme à la faculté de médecine de Montpellier, en France. "Il permettra de prévenir les complications du diabète [qui comprennent la cécité, l'insuffisance rénale, les amputations, les maladies cardiaques et la mort]. Et la qualité de vie sera énormément améliorée, car les gens n'auront pas à se piquer et à se surveiller en permanence", explique M. Renard, qui dirige le premier essai clinique du dispositif.
Le pancréas artificiel est conçu pour aider les patients atteints de diabète de type 1 à maintenir leur glycémie dans la fourchette normale -- ce qui est essentiel pour prévenir les complications du diabète, explique-t-il.
L'organe artificiel comporte trois parties, qui doivent toutes être parfaitement synchronisées : un capteur qui surveille en permanence le taux de sucre dans le sang ou les tissus, une pompe à perfusion d'insuline et un algorithme informatique qui contrôle l'administration d'insuline minute par minute en fonction de la glycémie mesurée, explique Jeffrey I. Joseph, DO, directeur du centre de pancréas artificiel de l'université Thomas Jefferson à Philadelphie. Le capteur relaie l'information à la pompe, qui distribue alors juste la bonne quantité d'insuline.
Un dispositif entièrement automatisé et intégré ne sera probablement pas prêt pour le prime time avant au moins quatre ans -- peut-être plus. Mais "nous y parvenons étape par étape", déclare Joseph, les chercheurs du monde entier testant divers composants du système, seuls ou en combinaison.
La pompe à insuline fait un pas en avant
La pompe à insuline, qui se porte à la ceinture ou est totalement implantée dans le corps, est celle dont le développement est le plus avancé. La pompe externe est déjà utilisée par des milliers de diabétiques dans le monde, et la pompe implantable est approuvée en Europe et fait l'objet d'essais cliniques aux États-Unis. L'une ou l'autre peut être utilisée dans un pancréas artificiel.
Le développement de la pompe implantable a constitué une avancée majeure, selon M. Renard, les études ayant montré des avantages significatifs par rapport aux multiples injections quotidiennes d'insuline pour contrôler la glycémie et améliorer la qualité de vie.
Fabriqué par Medtronic MiniMed de Northridge, en Californie, ce dispositif de la taille d'un palet de hockey est implanté sous la peau de l'abdomen, d'où il délivre de l'insuline à l'organisme, "tout comme le vrai pancréas", précise-t-il.
Lori Hahn, une Californienne de 41 ans qui souffre de diabète depuis plus de dix ans, affirme que la pompe implantable a changé sa vie. "Avant la pompe, ma vie était une montagne russe, tant sur le plan de la glycémie que sur le plan émotionnel", explique Lori Hahn, qui participe à un essai clinique aux États-Unis. "Je me sentais hors de contrôle et je devais consacrer une grande partie de mon temps à contrôler ma glycémie".
" Avec la pompe implantable, je peux oublier que je suis diabétique ", déclare Hahn, une femme active et mère de trois jeunes actifs.
La pompe, qui utilise une insuline spécialement formulée, est rechargée tous les deux ou trois mois. Elle délivre de l'insuline en courtes rafales tout au long de la journée, comme un pancréas. Elle est également programmée pour délivrer des quantités plus importantes d'insuline au moment des repas. Avant un repas ou une collation, il suffit d'appuyer sur le bouton d'un communicateur personnel de la taille d'un téléavertisseur pour demander à la pompe d'administrer une dose d'insuline.
Un système intelligent, une étape majeure
D'autres recherches portent sur l'amélioration de la communication entre le capteur de glucose et la pompe à insuline externe. Selon Joseph, une étape importante a été franchie cet été lorsque la FDA a approuvé l'un des premiers systèmes intelligents qui permet aux deux systèmes de communiquer via une connexion sans fil.
De tels systèmes éliminent une grande partie des approximations dans le dosage de l'insuline, dit-il.
Traditionnellement, les patients devaient se piquer le doigt et placer le sang sur une bandelette pour obtenir une mesure de la glycémie, estimer le nombre de grammes de glucides qu'ils prévoyaient de manger et calculer mentalement la quantité d'insuline dont ils avaient besoin. Ce système laissait une grande place à l'erreur, un mauvais calcul pouvant entraîner des taux de glycémie dangereusement élevés ou bas.
Avec le système Paradigm nouvellement approuvé, qui combine la pompe à insuline MiniMed de Medtronic et un moniteur de glucose de Becton Dickinson, les patients se piquent encore les doigts pour mesurer leur taux de glycémie. Mais le moniteur de glucose, de la taille d'un téléavertisseur, transmet directement les informations à la pompe à insuline. La pompe à insuline calcule alors la quantité d'insuline nécessaire pour la glycémie actuelle. En demandant à la pompe de calculer la dose nécessaire, on pourrait éviter les erreurs qui se produisent parfois lorsque les patients saisissent ces données manuellement, explique-t-il.
"C'est au patient de décider si la quantité suggérée est correcte et d'appuyer sur un bouton pour délivrer la dose recommandée", explique Joseph. "Ce n'est pas un pancréas artificiel car il n'est pas entièrement automatisé. Mais c'est un progrès majeur en matière de commodité et il a le potentiel d'améliorer le contrôle de la glycémie dans le contexte clinique."
Mesure de la glycémie
Environ deux douzaines d'entreprises et de laboratoires universitaires développent des capteurs de glucose, indique Joseph. Certains sont des capteurs de glucose sanguin, d'autres des capteurs de glucose de fluide tissulaire ; certains sont placés sous la peau par le patient, d'autres sont implantés à long terme dans le corps.
Bien que les capteurs de glucose se soient considérablement améliorés au cours des dernières années, ils restent le facteur limitant de la fabrication du pancréas artificiel, dit-il.
Steve Lane, PhD, chef de programme par intérim du programme des technologies médicales au Lawrence Livermore National Laboratory du ministère de l'Énergie, est d'accord.
"Il est presque certain que l'objectif de production d'un pancréas artificiel sera atteint", déclare Lane, dont le département a travaillé sur un prototype de pancréas artificiel en partenariat avec MiniMed. "Mais il y a des obstacles à surmonter, le principal étant la détection du glucose. À ce jour, personne n'a développé un moyen infaillible de détecter le glucose."
Animas Corp. développe un capteur de glucose optique implantable. Lors d'études animales et d'études humaines préliminaires, le dispositif a mesuré avec précision le taux de sucre dans le sang grâce à l'optique infrarouge.
"Une tête de capteur miniature est placée autour d'un vaisseau sanguin, et une source de lumière est focalisée à travers le sang vers un détecteur", explique Joseph. "L'absorption de la lumière à des longueurs d'onde infrarouges spécifiques détermine la concentration de sucre dans le sang."
Plus loin dans le développement, on trouve les capteurs de glucose implantables à court et à long terme de Medtronic MiniMed, conçus pour mesurer en permanence le taux de sucre dans le liquide tissulaire ou le sang.
Premier pancréas artificiel testé
En France, Renard dirige le premier essai clinique d'un pancréas artificiel -- un système entièrement automatisé qui combine le capteur de glucose à long terme de Medtronic MiniMed et sa pompe à insuline implantable.
Lors d'une intervention chirurgicale mineure, le capteur implantable est inséré dans une veine du cou menant au cœur. Le capteur est relié, via un fil de type électrique sous la peau, à la pompe à insuline implantable : Lorsque le taux de sucre dans le sang fluctue, un signal indique à la pompe la quantité d'insuline à administrer.
"Le patient n'a rien à faire", précise M. Renard. "Tout est automatique. Même si vous mangez un repas riche en glucides, le capteur donnera le signal approprié pour délivrer plus d'insuline."
Selon M. Renard, les données des cinq premiers patients qui ont utilisé l'appareil pendant au moins six mois montrent que le capteur a mesuré avec précision le glucose dans 95 % des cas, par rapport aux valeurs obtenues par les doigts.
"Notre objectif était d'atteindre une précision de 90 %, donc c'est très précis", dit-il.
Plus important encore, les niveaux de sucre dans le sang ont été maintenus dans la fourchette normale plus de 50 % du temps chez les patients utilisant la pompe connectée au capteur, contre environ 25 % du temps pour le patient utilisant les valeurs du doigt pour régler l'administration d'insuline par la pompe implantable.
De plus, le risque de chute de la glycémie, appelée hypoglycémie, à des niveaux dangereusement bas -- une possibilité chaque fois qu'un supplément d'insuline est administré -- a chuté à moins de 5%, selon Renard.
Selon lui, l'une des prochaines étapes consiste à rendre le capteur plus durable afin qu'il ne doive être changé que tous les deux ou trois ans. Alors que les pompes à insuline implantables fonctionnent en moyenne huit ans avant de devoir être changées, les capteurs cessent de fonctionner au bout de neuf mois en moyenne, explique-t-il.
Néanmoins, Renard considère qu'il s'agit d'un obstacle facile à surmonter. "Nous utiliserons simplement un matériau différent et le rendrons plus solide", dit-il.
Mais selon Joseph, cela peut représenter un défi formidable : " De nombreuses années de recherche [montrent que] les capteurs ont tendance à tomber en panne en quelques mois plutôt qu'en quelques années en raison de l'environnement difficile du corps. "
Les programmes mathématiques qui calculent la quantité exacte d'insuline à administrer à différents moments de la journée doivent également être affinés, selon M. Renard. "Actuellement, la pompe à insuline permet à un diabétique de passer environ la moitié de sa journée en glycémie normale, comme un non-diabétique. Mais cela signifie qu'il ne contrôle pas les 50% restants, ce qui est un peu trop élevé."
Mais là encore, dit-il, c'est un problème facile à résoudre. "Le problème majeur est d'avoir le capteur précis, et nous l'avons maintenant. D'ici deux ans, nous devrions en avoir un qui fonctionne plus longtemps et mieux, et après cela, il sera cliniquement disponible."
Joseph est d'accord. "Ils ont démontré qu'il était possible de faire dialoguer le capteur de glucose avec la pompe à insuline, qui délivre automatiquement de l'insuline -- et c'est un pancréas artificiel".
" Est-ce que c'est parfait ? Absolument pas. Mais nous y arrivons."
