Caractérisation des propriétés contractiles et élastiques du muscle : application à l'évaluation des patients atteints de la dystrophie musculaire de Duchenne

par Lilian Lacourpaille

Thèse de doctorat en Sciences et techniques des activités physiques et sportives

Sous la direction de Antoine Nordez et de François Hug.

Soutenue en 2014

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Cognition, éducation, interactions (Nantes) , en partenariat avec Laboratoire Motricité, Interactions, Performance (laboratoire) .


  • Résumé

    Muscle force production involves electro-chemical and mechanical processes. Animal studies showed that some of these processes are altered by neuromuscular pathologies. Only a few studies have characterized such processes in vivo patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD). This work aim to assess the effect of DMD on both contractile (electromechanical delay) and elastic properties (stiffness) of muscle. The first part of this work focused on the development of techniques to assess the electromechanical delay using ultrafast ultrasound in healthy participants. More precisely, we quantify the influence of passive tension and electrical stimulus intensity on both electro-chemical and mechanical processes involved in electromechanical delay. This technique provides especially a better understanding of the mechanisms involved in muscle force transmission during electrically evoked muscle contraction. During the second part of this work we characterized the effect of DMD on both muscle contractile and elastic properties. Our results showed that biceps brachii electromechanical delay is increased in patients with DMD. Using ultrafast ultrasound we imputed this result to a lengthened of the delay between the onset of muscle fascicles motion and the onset of force production. It indicated that the muscle force transmission is altered and it contributes to the decrease in muscle force of DMD patients. Finally, we found a “widespread” increase of muscle stiffness inpatients with DMD (five out of the six tested muscles). This increase was positively correlated to the age of the patients (i. E. , stage of the disease) only for the gastrocnemius medialis. This series of studies provides novel insights into the mechanisms contributing to the decrease in force production and mobility in DMD patients. Further experiments are necessary to determine the sensitivity of these methods to monitor patients, especially during clinical trials.


  • Résumé

    La production de force musculaire implique des processus électro-chimiques et mécaniques. Les études réalisées sur des modèles animaux indiquent que ces mécanismes peuvent être altérés par certaines pathologies neuromusculaires. Toutefois, peu d’études se sont attachées à les caractériser in vivo chez des patients atteints de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). Ces travaux visent à évaluer les effets de la DMD sur les propriétés contractiles (délai électromécanique) et élastiques (raideur) du muscle. Dans une première partie nous avons développé la technique d’évaluation du délai électromécanique par échographie ultrarapide chez des sujets sains. Plus précisément, nous avons quantifié l’influence de la tension passive et de l’intensité de stimulation électrique musculaire sur les processus électrochimiques et mécaniques impliqués dans le délai électromécanique. L’utilisation de cette technique a notamment permis de mieux comprendre les modalités de transmission de la force musculaire au cours d’une contraction musculaire électriquement évoquée. Dans la deuxième partie de ce travail nous nous sommes attachés à caractériser l’effet de la DMD sur les propriétés contractiles et élastiques du muscle. Nos résultats indiquent que le délai électromécanique du biceps brachii est augmenté chez les patients atteints de la DMD. À partir des mesures échographiques nous avons pu attribuer ce résultat à un allongement du délai entre le début de mouvement des fascicules musculaire et le début de production de force. Ce résultat montre une détérioration de la transmission de force musculaire qui contribue à la perte de force des patients. Enfin, nous avons mis en évidence une augmentation « généralisée » de la raideur musculaire chez les patients atteints de la DMD (i. E. , 5 des 6 muscles testés). Cette augmentation de raideur était corrélée à l’âge du patient (i. E. , stade de la pathologie) uniquement pour le gastrocnemius medialis. Ces travaux expérimentaux apportent de nouvelles informations sur les mécanismes participant à la réduction des capacités de production et de mobilité des patients atteints de la DMD. Des études longitudinales permettront de déterminer si ces techniques pourraient bénéficier au suivi des patients et plus particulièrement au cours des essais cliniques.

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  • Détails : 1 vol. (163 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 147-163. Index

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