Biomarqueurs numériques pour optimiser le suivi des patients souffrants de pathologies respiratoires chroniques

Digital biomarkers to optimize the follow-up of patients suffering from chronic respiratory pathologies

• Auteur / Autrice : Messaoud Lefouili
• Direction : Sébastien Bailly, Jean christian Borel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MBS - Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
• Date : Inscription en doctorat le 02/05/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hypoxie et Physiopathologie

Mots clés

Mots clés libres

Biomarqueurs numériques

Ventilation non invasive

Pathologies respiratoires chroniques

PROMs

Enregistrements médicaux électroniques

Télésurveillance

Digital biomarkers

Non-invasive ventilation

Chronic respiratory pathologies

Patient reported outcome

Electronic health records

Remote monitoring

Résumé

Depuis le début des années 1980, l'oxygénothérapie au long cours et un peu plus tard la ventilation non‐Invasive (VNI) à domicile sont les deux traitements qui ont transformé le pronostic et la qualité de vie des patients en insuffisance respiratoire chronique. Ces deux traitements sont dispensés au domicile des patients par des prestataires de santé à domicile, dont le rôle au‐delà de l'approvisionnement en matériel est d'assurer le suivi du patient à son domicile au moyen d'équipes paramédicales et techniques. Au cours des 10 dernières années, l'essor des technologies de l'information et de la communication a bouleversé les méthodes de suivi des patients. Les logiciels internes des appareils de ventilation non‐invasive ou des dispositifs connectés ont évolué et sont capables de mesurer des variables physiologiques ou d'utilisation. Ces avancées technologiques sont jugées intuitivement utiles par les cliniciens car elles leur fournissent des informations supplémentaires sur l'utilisation, l'efficacité des traitements et les causes possibles d'échec. Par ailleurs, des études récentes ont montré que des changements dans les valeurs de certains paramètres enregistrés par ces dispositifs pouvaient être associés à des modifications de l'état clinique des patients. Enfin, après une période expérimentale conduite entre 2016 et 2021 par la Direction Générale de l'Offre de Soins (Expérimentations de la Télémédecine pour l'Amélioration des Parcours en Santé (ETAPES), la télésurveillance des patients en insuffisance respiratoire chronique traités par VNI ou/et Oxygénothérapie entre dans le droit commun de l'assurance maladie en 2022. Cette télésurveillance s'effectue au moyen des données recueillies par les appareils de VNI ; elle s'adresse aux patients les plus à risques d'hospitalisations et d'évolution défavorable de leur état de santé dans le but de d'optimiser leur suivi, améliorer leur adhérence thérapeutique pour réduire les hospitalisations. Ces données issues des dispositifs de traitement et du patient lui‐même participent donc au concept de biomarqueurs numériques. Cependant, il n'existe pas de seuils sur ces différents paramètres enregistrés qui soient suffisamment sensibles et spécifiques pour détecter une évolution clinique significative. Par ailleurs, il n'y a pas de connaissance quant à savoir si l'utilisation de ces paramètres permet d'améliorer réellement le suivi des patients. Les études actuelles présentent deux limites importantes qui contribuent au manque de fiabilisation de ces biomarqueurs numériques : i) soit les études ont des effectifs faibles, ce qui limite leur puissance et leur représentativité ; ii) soit les études exploitent des données massives issues des dispositifs mais ne sont pas associées à des données cliniques longitudinales. Dans ce contexte de transformation numérique de la santé, cette thèse contribuera à définir quelle est l'organisation optimale de la prise en charge des patients en associant l'interventions physiques à domicile, la télésurveillance et l'analyse des données cliniques. L'objectif est de définir des biomarqueurs numériques spécifiques pour le développement de la télésurveillance des patients en insuffisance respiratoire chronique traités par ventilation non invasive et/ou oxygénothérapie à domicile. Le développement de ces biomarqueurs est une étape essentielle au déploiement de la télésurveillance pour ces patients.

Since the early 1980s, long-term oxygen therapy and, sometime later, home non-invasive ventilation (NIV) are the two treatments that have transformed the prognosis and quality of life of patients with chronic respiratory insufficiency. Both treatments are provided at the patient's home by home health care providers, whose role, beyond the supply of equipment, is to ensure the follow-up of the patient at home by means of paramedical and technical teams. Over the last 10 years, the development of information and communication technologies has changed the way patients are monitored. Internal software in non-invasive ventilation devices or connected devices has evolved and are capable of measuring physiological or usage-related attributes. These technological advances are intuitively useful to clinicians because they provide additional information about usage, treatment efficacy, and possible causes of failure. In addition, recent studies have shown that changes in the values of some parameters recorded by these devices can be associated with changes in the clinical status of patients. Finally, after an experimental period conducted between 2016 and 2021 by the Direction Générale de l'Offre de Soins (Experiments de la Télémédecine pour l'Amélioration des Parcours en Santé (ETAPES)), remote monitoring of patients with chronic respiratory insufficiency treated with NIV and/or oxygen therapy will become part of the common law of health insurance in 2022. This remote monitoring is carried out by means of data collected by NIV devices; it is aimed at patients most at risk of hospitalization and unfavorable evolution of their state of health in order to optimize their follow-up, improve their therapeutic adherence and reduce hospitalizations. These data from treatment devices and from the patients themselves are therefore part of the concept of digital biomarkers. However, there are no thresholds on these different monitored parameters that are sensitive and specific enough to detect a clinically significant evolution. Furthermore, there is no knowledge as to whether the use of these parameters actually improves patient follow-up. Current studies have two important limitations that contribute to the lack of reliability of these digital biomarkers: i) either the studies have small sample sizes, which limits their power and representativeness; ii) or the studies exploit massive data from the devices but are not associated with longitudinal clinical data. In this context of digital transformation of health, this thesis will contribute to define the optimal configuration of patient follow-up by associating physical interventions at home, remote monitoring and clinical data analysis. The objective is to define specific digital biomarkers for the development of remote monitoring of patients with chronic respiratory insufficiency treated by non-invasive ventilation and/or oxygen therapy at home. The development of these biomarkers is an essential step in the deployment of remote monitoring for these patients.