Soutenance mémoire
Muscle squelettique chez les personnes non atteintes
Afin de bien saisir les atteintes musculaires en DM1, une bonne compréhension de la fonction des muscles squelettiques chez les personnes non atteintes est nécessaire.
Architecture :De façon générale, le ventre du muscle est attaché à ses extrémités à des tendons qui le relient à l’os. Par rapport à l’architecture du muscle, il est organisé en faisceaux musculaires, qui se divisent en fibres musculaires, aussi appelées cellules musculaires. Le muscle contient aussi du tissu conjonctif, des vaisseaux sanguins, des fibres nerveuses et des cellules résidentes telles que des fibroblastes, des adipocytes et des leucocytes. Au pourtour des fibres musculaires, soit entre la lame basale et la membrane cellulaire, se trouvent un type de cellules souches musculaires nommées cellules satellites.
Il est important de distinguer les cellules satellites des noyaux retrouvés en périphérie de la fibre musculaire, puisqu’ils jouent des rôles différents. Les noyaux périphériques sont impliqués dans la synthèse protéique et les processus de dégradation contrairement aux cellules satellites qui n’y participent pas. De plus, les noyaux périphériques sont post-mitotiques et ne peuvent donc pas participer au développement et à la réparation musculaire par le biais du processus de myogenèse. Chaque fibre musculaire se divise en myofibrilles, lesquelles sont constituées d’une succession de plusieurs sarcomères organisés en série. Un sarcomère est l’élément contractile du muscle et est, entre autres, composé des protéines contractiles nommées filaments d’actine et de myosine . D’autres protéines composent le sarcomère, dont les filaments intermédiaires et ultra-fins, lesquels jouent un rôle structurel. Par exemple, l’alpha-actinine qui constitue la ligne Z, la structure qui unit les sarcomères, est particulièrement vulnérable aux dommages excentriques.
Il existe un continuum de types de fibres musculaires dont les trois principaux sont : type I (lentes et oxydatives), type IIa (rapides, oxydatives et glycolytiques) et type IIb (très rapides et glycolytiques). La proportion des types de fibres varie entre les individus et entre les muscles, selon leur fonction. Par exemple, le muscle soléaire, un muscle postural, présente davantage de fibres de type I que les gastrocnémiens qui servent principalement à la locomotion.
Hypertrophie et atrophie musculaire (équilibre synthèse/dégradation des protéines)
Chez les personnes non atteintes, le muscle squelettique est en renouvellement constant de ses tissus, ce qui implique une activité continue des systèmes de synthèse et de dégradation des protéines. Lorsque ces deux systèmes sont à l’équilibre, le volume musculaire demeure stable.
Un déséquilibre en faveur de la synthèse des protéines entraîne l’hypertrophie musculaire, alors qu’un déséquilibre en faveur de la dégradation entraîne l’atrophie musculaire. Les voies de signalisation impliquées dans la synthèse et la dégradation des protéines musculaires sont intimement liées . De façon succincte, lorsque le récepteur à l’Insuline-like growth factor-1 (IGF1) est activé, celui-ci phosphoryle la protéine Akt (activation de Akt), laquelle jouera deux rôles : phosphoryler mTOR (activation) et phosphoryler FoxO-1,3 (inhibition). Ensuite, mTOR ira à son tour phosphoryler P70S6k (activation) pour stimuler la synthèse des protéines. Par contre, si FoxO-1,3 n’est pas inhibée par AKT, celle-ci stimule la production d’atrogine-1 et de MuRF1, deux acteurs impliqués dans la dégradation des protéines par le système ubiquitine-protéasome. Plusieurs facteurs peuvent influencer ces cascades de signalisation; par exemple, un entraînement en force ou certains apports alimentaires stimuleront la synthèse des protéines, alors que la sédentarité ou certains problèmes de santé favoriseront la dégradation des protéines.
Muscle squelettique chez les personnes atteintes de DM1
Atteintes structurelles en DM1
Les muscles squelettiques sont particulièrement affectés chez les individus atteints de DM1. Ceux-ci présentent, entre autres, une atrophie musculaire, qui est caractéristique de la maladie.
L’étude du muscle DM1 par biopsie musculaire a permis d’observer une hétérogénéité de la surface de section transversale des fibres et une atrophie affectant préférentiellement les fibres de type 1 Une étude menée sur cinq personnes atteintes a, quant à elle, rapporté une diminution de la force contractile des fibres musculaires individuelles en comparaison à des personnes non atteintes, suggérant que la capacité contractile des myofibrilles est diminuée chez les DM1 On dénote aussi une augmentation de l’infiltration graisseuse, la présence de fibrose et des anomalies de type œdème chez certains individus pour lesquels la maladie est plus avancée.
Il est à noter que les études portant sur les atteintes structurelles du muscle squelettique en DM1 sont peu nombreuses et que davantage d’études permettraient une meilleure compréhension du sujet.
Atteintes fonctionnelles en DM1
Il n’est pas encore clair si l’atrophie musculaire observée en DM1 est causée par une diminution de la synthèse des protéines, une augmentation de la dégradation des protéines ou un mélange des deux. Il est toutefois connu que les individus atteints de DM1 présentent une résistance à l’insuline pouvant interférer avec la voie de signalisation IGF-1/PI3K/Akt.
Une diminution de l’expression d’IGF-1 chez les personnes atteintes de DM1 a également été rapportée. De plus, une inhibition de l’activité de mTOR a été observée dans les muscles squelettiques de personnes atteintes de DM1, En ce qui a trait à la dégradation des protéines, une étude a démontré une augmentation de l’activité du système ubiquitine-protéasome chez des souris transgéniques exprimant un nombre anormal de répétitions CTG.
Donc, bien que l’ensemble des mécanismes ne soient pas encore compris, il existe clairement des altérations dans l’équilibre entre la synthèse et la dégradation des protéines dans le muscle squelettique chez les individus atteints de DM1. Ces notions sont importantes à comprendre pour la prescription de l’activité physique en DM1 puisque l’hypertrophie musculaire dépend de ces mécanismes. S’il est possible de stimuler l’hypertrophie musculaire chez les personnes atteintes de DM1, il peut alors être possible de freiner ou renverser les atteintes musculaires de la maladie.
Stratégies thérapeutiques en DM1 pour le maintien ou le gain de force musculaire
Puisque la DM1 est une maladie incurable, il devient primordial de développer des traitements visant à minimiser les déficiences vécues par les personnes atteintes. Pour contrer la faiblesse et l’atrophie musculaires, certaines interventions cliniques utilisées en réadaptation, telles que le renforcement musculaire, semblent prometteuses, mais leur effet exact ainsi que les paramètres optimaux à utiliser par les professionnels de la santé demeurent inconnus. De plus, depuis quelques années, de nouvelles interventions pharmacologiques sont aussi en développement afin de contrer les atteintes musculaires.
Réponse à l’exercice aigu :Des études utilisent une seule séance d’exercice comme modèle pour examiner l’impact de celle-ci sur certaines caractéristiques physiologiques et fonctionnelles du muscle squelettique. Bien qu’il ne s’agisse pas d’une intervention en réadaptation, les réponses du muscle squelettique à un stimulus aigu tel que l’exercice permet de mieux comprendre les adaptations subies par le muscle lorsque le stimulus est répété, tel qu’observé dans un programme d’entraînement.
Selon ce modèle, des études menées sur la population DM1 ont démontré que, lorsque comparé à des individus non atteints, une séance d’exercice unique provoque une baisse plus rapide des métabolites énergétiques (ATP et phosphocréatine). Alors que ceci suggère une diminution de la capacité énergétique chez les individus atteints de DM1, des études ont rapporté que ceux-ci pouvaient soutenir une contraction à 50 % de leur force maximale plus longtemps que des individus non atteints et qu’ils pouvaient maintenir des contractions rythmiques de 6 secondes à 50 % de leur force maximale aussi longtemps que des individus non atteints.
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Table des matières
Chapitre 1 : Dystrophie myotonique de type 1
1.1 Description de la maladie
1.1.1 Épidémiologie
1.1.2 Génétique
1.1.3 Pathophysiologie
1.1.4 Signes et symptômes
1.1.5 Limitations et restrictions
1.2 Muscle squelettique et DM1
1.2.1 Muscle squelettique chez les personnes non atteintes
1.2.1.1 Architecture
1.2.1.2 Hypertrophie et atrophie musculaire (équilibre synthèse/dégradation des protéines)
1.2.1.3 Réparation musculaire
1.2.2 Muscle squelettique chez les personnes atteintes de DM1
1.2.2.1 Atteintes structurelles en DM1
1.2.2.2 Atteintes fonctionnelles en DM1
1.2.2.3 Réponse à l’exercice aigu
1.3 Stratégies thérapeutiques en DM1 pour le maintien ou le gain de force musculaire
1.3.1 Interventions en réadaptaion
1.3.1.1 Stimulation neuromusculaire
1.3.1.2 Entraînement en résistance
1.3.1.3 Entraînement aérobie
1.3.1.4 Activité physique
1.3.1.5 Réadaptation
1.3.1.6 Programme d’entraînement en groupe
1.3.1.7 Entraînement d’équilibre
1.3.2 Essais pharmacologiques
1.4 Problématique
1.5 Objectifs et hypothèses
Chapitre 2 : Revue de littérature de type scoping review
2.1 Résumé
2.2 Abstract
2.3 Introduction
2.4 Methods
2.4.1 Research question
2.4.2 Identifying relevant studies
2.4.3 Study selection
2.4.4 Charting the data
2.4.5 Collating, summarizing and reporting the results
2.5 Results
2.5.1 Study characteristics
2.5.1.1 Exercise and training protocols
2.5.1.2 Clinical measurements
2.5.1.3 Physiological parameters
2.5.2 Outcomes
2.5.2.1 Single session exercise
2.5.2.2 Training programs
2.5.3 Compliance to intervention
2.6 Discussion and conclusion
2.7 List of abbreviations
2.8 Appendix 1
2.9 References
Chapitre 3 : Article en préparation
3.1 Résumé
3.2 Abstract
3.3 Introduction
3.4 Materials and methods
3.4.1 Patients
3.4.2 Acute eccentric exercise protocol
3.4.3 Muscle biopsy
3.4.4 Western blots
3.4.5 Statistical analysis
3.5 Results
3.5.1 Patients
3.5.2 Exercise induced muscle damage assessment
3.5.3 Protein synthesis pathway: Akt and mTOR
3.5.4 Protein degradation pathway: MuRF1 and atrogin-1
3.6 Discussion
3.6.1 Exercise protocol
3.6.2 Protein synthesis and degradation pathways
3.6.3 Study limitations
3.6.4 Further investigations
3.7 Conclusion
3.8 List of abbreviations
3.9 References
Chapitre 4 : Discussion et conclusion
4.1 Entraînement physique et DM1
4.1.1 Réponses musculaires des patients DM1 à l’exercice aigu
4.1.2 Réponses musculaires des patients DM1 à l’entraînement
4.2 Limites des études
4.2.1 Scoping review
4.2.2 Effet de l’exercice excentrique aigu sur le muscle squelettique chez les patients DM1
4.3 Perspectives
4.4 Conclusion
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