Une nouvelle loi de commande pour l'insulinothérapie en boucle fermée : premiers résultats in silico dans le diabète de type 1
Abstract
Les lois de commande pour l'insulinothérapie en boucle fermée peuvent dorénavant être testées à l'aide d'un logiciel validé par la FDA (UVa T1DM), intégrant une base de données de patients virtuels élaborés selon le modèle de Dalla Man. Deux stratégies ont été principalement appliquées : le MPC (Commande Prédictive) et le PID (Proportionnelle-Intégrale-Dérivée). Nous avons développé une nouvelle loi de commande, Error Dynamics Shaping ou EDS, susceptible de stabiliser des systèmes dynamiques soumis, comme la glycémie, à d'importantes perturbations. Méthodes : EDS est un principe de contrôle non linéaire fondé sur un réglage direct de la dynamique de l'erreur d'asservissement, à travers notamment son degré d'amortissement. Il se distingue par une remarquable robustesse aux perturbations : le contrôleur EDS ne requiert aucune information sur l'heure et le contenu des repas. Nous l'avons testé chez 4 adultes virtuels diabétiques de type 1 issus du logiciel UVa T1DM. La simulation a été conduite pendant 3 jours avec 3 repas par jour (50, 90 et 80 g de glucides), en utilisant la voie sous cutanée (pompe à insuline et mesure continue du glucose). L'objectif fixé au contrôleur était de maintenir la glycémie à 1g/l. Résultats : Chez les 4 sujets, les glycémies sont toujours restées entre 0.70 et 1.75 g/l. Le temps moyen passé entre 0.75 et 1.50g/l était de 21,6 heures/jour (extrêmes : 18,2-24h) et au-dessus de 1,50g/l était de 1,9 heures/jour (0,3-7h). La glycémie maximale (1,75g/l) n'a été observée que chez un seul sujet après les déjeuners. La consommation moyenne d'insuline était de 0.515 U/kg/j (0.46-0.56). Le profil glycémique et les débits d'insuline étaient très reproductibles pendant les 3 journées chez les 4 sujets. Conclusion : Au cours de ces travaux préliminaires, le contrôleur EDS apparaît efficace et robuste pour réguler la glycémie dans le diabète de type 1. Il ne nécessite pas d'annonce des repas, ce qui permet d'envisager son développement dans un projet de pancréas artificiel en boucle fermée exclusive.