• Le 26 janvier 2017

Nouvelle publication : Effects of Duchenne muscular dystrophy on muscle stiffness and response to electrically-induced muscle contraction: a 12-month follow-up.

Lacourpaille, L., Gross, R., Hug, F., Guével, A., Péréon, Y., Magot, A., Hogrel, J.-Y., & Nordez, A.

Neuromuscular Disorders

Ultrafast ultrasound and elastography may help to detect subtle muscle impairments in patients with Duchenne muscular dystrophy

Summary: Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a genetic muscle disease characterized by a muscle atrophy and weakness. No treatment is effective to date but promising therapeutic options are being developed for children with DMD. Because some of these therapies aim to target a specific muscle or limb region, the development of non-invasive and sensitive methods to locally assess both muscle function and muscle biomechanics is needed. We published a series of experiments, which provide evidence that ultrafast ultrasound imaging and elastography may help to detect subtle muscle impairments in patients with DMD. Using ultrafast ultrasound imaging, we first showed that the time required for the muscle force to be transmitted to the skeleton is largely increased in patients with DMD compared to controls (Lacourpaille et al., 2014). Taking advantage of elastography, we also demonstrated that the resting muscle stiffness is increased in patients with DMD (Lacourpaille et al., 2015). Finally, to determine whether these measurements have the potential to improve the accuracy and relevance of patient monitoring, especially in clinical trials, we performed a 12-month follow-up study (Lacourpaille et al., 2017). Interestingly, this last study showed a progressive lengthening of the time required to transmit the muscle force to the skeleton in patients with DMD while evoked maximal torque was unchanged. It therefore suggests that, during childhood, growth and maturation may partly compensate for strength decrease but not for force transmission deterioration, which in turn is more inherent to the disease process. We also revealed that the resting muscle stiffness is progressively increased in patients with DMD (up to +145% for gastrocnemius medialis), while no changes was found in controls (Fig. 1). The results show that elastography is a sensitive non-invasive technique to quantify the increase in muscle stiffness in DMD patients, which is relevant in clinical settings, as increased stiffness contributes to progressive loss of autonomy. These new sensitive outcomes may improve the accuracy and the relevance of the patient monitoring during therapeutic interventions in the field of DMD, especially during localized therapy.
 
L'échographie ultrarapide et l'élastographie permettent la détection d'altérations musculaires locales chez les patients atteints de la dystrophie musculaire de Duchenne

Résumé : La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie génétique caractérisée par une faiblesse et une atrophie musculaire. À ce jour aucun traitement curatif n'existe mais de récents traitements administrés à un modèle de la maladie (Golden retriever muscular dystrophy) sont prometteurs. En règle générale, lorsque ces traitements sont administrés aux patients ils visent un muscle ou une région spécifique, ce qui nécessite l'utilisation de méthodes d'évaluations locales non-invasives. Nous avons récemment publié une série de travaux mettant en évidence la capacité de l'échographie ultrarapide et l'élastographie à détecter des altérations musculaires locales chez les patients atteints de la DMD. Grâce à l'échographie ultrarapide nous avons d'abord montré que le temps nécessaire à la transmission de force du muscle au squelette était augmenté chez les patients atteints de la DMD par rapport aux sujets contrôles (Lacourpaille et al., 2014). Nous avons également montré via l'élastographie que la raideur musculaire de repos était augmentée chez ces patients (Lacourpaille et al., 2015). Enfin, pour déterminer si l'utilisation de ces méthodes pouvait augmenter la pertinence et la précision du suivi des patients, particulièrement lors d'essais cliniques, nous avons réalisé un suivi longitudinal de 12 mois (Lacourpaille et al., 2017). Dans cette dernière étude nous avons observé une altération de la transmission de force du muscle au squelette chez les patients atteints de la DMD, sans réduction des capacités de production de force. Ainsi, pendant l'adolescence, la croissance et la maturation pourraient compenser la réduction des capacités de production de force des patients, mais pas l'altération de la transmission de force, ce qui par conséquent, serait un processus plus inhérent à la maladie. En outre, ce travail à mis en évidence une augmentation progressive de la raideur musculaire de repos (jusqu'à +145% sur le gastrocnemius medialis), témoignant de l'implication potentielle de ce mécanisme dans la perte d'autonomie du patient. Finalement, ces nouvelles méthodes d'imagerie pourraient permettre d'améliorer le suivi des patients au cours de traitements, et plus particulièrement lors des étapes préliminaires d'essais cliniques.

Figure 1. Typical example of resting stiffness maps of the gastrocnemius medialis (a) and tibialis anterior (b) obtained for a DMD patient (on the top) and a control subject (on the bottom) at T0 and T+12months. Exemple typique de cartes d'élasticité du gastrocnemius medialis (a) et tibialis anterior (b) chez des patients atteints de la DMD (images du haut) et de sujets contrôles (images du bas) at T0 et T+12 mois.

Cette étude a été financée par l'Association Française contre les Myopathies (AFM, contrat no. 18846) et la Région Pays de la Loire (projet QUETE, no. 2015-09035; #QUETE_project).

Articles associés :

Lacourpaille, L., Hug, F., Guével, A., Péréon, Y., Magot, A., Hogrel, J.-Y., & Nordez, A. (2015). Non-invasive assessment of muscle stiffness in patients with duchenne muscular dystrophy: Short Report. Muscle & Nerve, 51(2), 284-286. https://doi.org/10.1002/mus.24445

Lacourpaille, L., Hug, F., Guével, A., Péréon, Y., Magot, A., Hogrel, J.-Y., & Nordez, A. (2014). New insights on contraction efficiency in patients with Duchenne muscular dystrophy. Journal of Applied Physiology, 117(6), 658-662. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00544.2014