Gene-mediated restoration of normal myofiber elasticity in dystrophic muscles.

Dystrophin mediates a physical link between the cytoskeleton of muscle fibers and the extracellular matrix, and its absence leads to muscle degeneration and dystrophy. In this article, we show that the lack of dystrophin affects the elasticity of individual fibers within muscle tissue explants, as probed using atomic force microscopy (AFM), providing a sensitive and quantitative description of the properties of normal and dystrophic myofibers. The rescue of dystrophin expression by exon skipping or by the ectopic expression of the utrophin analogue normalized the elasticity of dystrophic muscles, and these effects were commensurate to the functional recovery of whole muscle strength. However, a more homogeneous and widespread restoration of normal elasticity was obtained by the exon-skipping approach when comparing individual myofibers. AFM may thus provide a quantification of the functional benefit of gene therapies from live tissues coupled to single-cell resolution.

Paediatric bi-ventricular external assist device based on artificial muscles

Objective: Existing VADs are single-ventricle pumps needing anticoagulation. We developed a bi ventricular external assist device that reproduces the physiological heart muscle movement completely avoiding anticoagulants. Methods: The device has a carbon fibre skeleton fitting a 30-40 kg patient's heart, to which a Nitinol based artificial muscle is connected. The artificial muscle wraps both ventricles. The strength of the Nitinol fibres is amplified by a pivot articulation in contact with the ventricle wall. The fibres are electrically driven and a dedicated control unit has been developed. We assessed hemodynamic performances of this device using a previously described dedicated bench test. Volume ejected and pressure gradient has been measured with afterload ranging from 25 to 50mmHg. Results: With anafterload of 50mmHg the system has an ejection fraction (EF) of 10% on the right side and 8% on the left side. The system is able to generate a systolic ejection of 5,5 ml on the right side and 4,4 ml on the left side. With anafterload of 25mmHg the results are reduced of about 20%. The activation frequency is 80/minute resulting in a total volume displacement of 440 ml/minute on the right side and 352 ml/minute on the left side. Conclusions: The artificial muscle follows Starling's law as the ejected volume increases when afterload increases. These preliminary studies confirmed the possibility of improving the EF of a failing heart using artificial muscle for external cardiac compression. This device could be helpful in weaning CPB and/or for short-term cardio-circulatory support in paediatric population with cardiac failure.

Hématome des muscles ilio-psoas: rappel des éléments diagnostiques

Introduction: La survenue d'une hémorragie dans les muscles iliopsoasconstitue une pathologie grave, dont le diagnostic est souventtardif et grevé d'une morbidité importante. Sa présentation cliniquedoit être reconnue précocement, en particulier par les médecins depremier recours.Cas clinique: Un patient de 65 ans est admis aux urgences en raisonde douleurs invalidantes de la jambe droite, prédominant sur la faceantérieure de la cuisse. Les douleurs irradient dans le pli inguinal, leflanc, la région lombaire, ainsi que la hanche droite. Elles sont associéesà une parésie du quadriceps droit. Le patient a bénéficié en2006 d'un remplacement de valve aortique, avec implantation d'unevalve mécanique motivant une anticoagulation par acenocoumarol.Il présente par ailleurs une parésie sur le territoire du nerf sciatiquedroit, après fracture du bassin en 1970. Le diagnostic est évoqué auvu d'une antioagulation supra-thérapeutique (INR 5).Un CT-scan de l'abdomen confirmera un important hématome(11 x 7 cm) du muscle iliaque droit (fig. 1) qui sera drainé chirurgicalement,après réversion partielle de la crase, permettant une évolutionfavorable.Discussion: Les hématomes des muscles ilio-psoas surviennentclassiquement de manière spontanée. Les symptômes sont peu spécifiques,à type de douleurs diffuses abdominales, lombaires ou crurales,de paresthésies, de limitation fonctionnelle ou de chute isoléede l'hémoglobine (Hb). Les patients sous anticoagulants (héparine,acenocoumarol) ou présentant des troubles de la coagulation (hémophilie,thrombopathie, maladie de von Willebrand) sont particulièrementà risque. Les complications sont fréquentes: compressions dunerf fémoral (avec hypoesthésie, parésie du quadriceps ou abolitiondu réflexe rotulien), anémie, état de choc. Le traitement implique lacorrection des troubles de la coagulation, ainsi qu'un suivi clinique,radiologique et biologique (Hb) régulier. Le traitement conservateurest proposé lors d'hématome de petite taille, si le patient est stable etpeu symptomatique. Dans les autres cas, un drainage chirurgical parvoie ouverte ou par voie percutanée est recommandé. L'embolisationartérielle s'affiche comme une future option thérapeutique.Conclusions: Ce cas illustre les différents éléments cliniques etbiologiques qui orientent précocement vers le diagnostic d'hématomedes muscles ilio-psoas. Il devrait favoriser l'évocation d'une pathologierare, permettant de garantir un diagnostic précoce.

Comparison of electrical nerve stimulation, electrical muscle stimulation and magnetic nerve stimulation to assess the neuromuscular function of the plantar flexor muscles.

INTRODUCTION: As it might lead to less discomfort, magnetic nerve stimulation (MNS) is increasingly used as an alternative to electrical stimulation methods. Yet, MNS and electrical nerve stimulation (ENS) and electrical muscle stimulation (EMS) have not been formally compared for the evaluation of plantar flexor neuromuscular function. METHODS: We quantified plantar flexor neuromuscular function with ENS, EMS and MNS in 10 volunteers in fresh and fatigued muscles. Central alterations were assessed through changes in voluntary activation level (VAL) and peripheral function through changes in M-wave, twitch and doublet (PS100) amplitudes. Discomfort associated with 100-Hz paired stimuli delivered with each method was evaluated on a 10-cm visual analog scale. RESULTS: VAL, agonist and antagonist M-wave amplitudes and PS100 were similar between the different methods in both fresh and fatigued states. Potentiated peak twitch was lower in EMS compared to ENS, whereas no difference was found between ENS and MNS for any parameter. Discomfort associated with MNS (1.5 ± 1.4 cm) was significantly less compared to ENS (5.5 ± 1.9 cm) and EMS (4.2 ± 2.6 cm) (p < 0.05). CONCLUSION: When PS100 is used to evaluate neuromuscular properties, MNS, EMS and ENS can be used interchangeably for plantar flexor neuromuscular function assessment as they provide similar evaluation of central and peripheral factors in unfatigued and fatigued states. Importantly, electrical current spread to antagonist muscles was similar between the three methods while discomfort from MNS was much less compared to ENS and EMS. MNS may be potentially employed to assess neuromuscular function of plantar flexor muscles in fragile populations.

Application of intravoxel incoherent motion perfusion imaging to shoulder muscles after a lift-off test of varying duration.

Intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI is a method to extract microvascular blood flow information out of diffusion-weighted images acquired at multiple b-values. We hypothesized that IVIM can identify the muscles selectively involved in a specific task, by measuring changes in activity-induced local muscular perfusion after exercise. We tested this hypothesis using a widely used clinical maneuver, the lift-off test, which is known to assess specifically the subscapularis muscle functional integrity. Twelve shoulders from six healthy male volunteers were imaged at 3 T, at rest, as well as after a lift-off test hold against resistance for 30 s, 1 and 2 min respectively, in three independent sessions. IVIM parameters, consisting of perfusion fraction (f), diffusion coefficient (D), pseudo-diffusion coefficient D* and blood flow-related fD*, were estimated within outlined muscles of the rotator cuff and the deltoid bundles. The mean values at rest and after the lift-off tests were compared in each muscle using a one-way ANOVA. A statistically significant increase in fD* was measured in the subscapularis, after a lift-off test of any duration, as well as in D. A fD* increase was the most marked (30 s, +103%; 1 min, +130%; 2 min, +156%) and was gradual with the duration of the test (in 10(-3) mm(2) /s: rest, 1.41 ± 0.50; 30 s, 2.86 ± 1.17; 1 min, 3.23 ± 1.22; 2 min, 3.60 ± 1.21). A significant increase in fD* and D was also visible in the posterior bundle of the deltoid. No significant change was consistently visible in the other investigated muscles of the rotator cuff and the other bundles of the deltoid. In conclusion, IVIM fD* allows the demonstration of a task-related microvascular perfusion increase after a specific task and suggests a direct relationship between microvascular perfusion and the duration of the effort. It is a promising method to investigate non-invasively skeletal muscle physiology and clinical perfusion-related muscular disorders.

Regulatory RNA binding molecules : implication for diabetes pathogenesis

Le glucose est notre principale source d'énergie. Après un repas, le taux de glucose dans le sang (glycémie) augmente, ce qui entraine la sécrétion d'insuline. L'insuline est une hormone synthétisée au niveau du pancréas par des cellules dites bêta. Elle agit sur différents organes tels que les muscles, le foie ou le tissu adipeux, induisant ainsi le stockage du glucose en vue d'une utilisation future.¦Le diabète est une maladie caractérisée par un taux élevé de glucose dans le sang (hyperglycémie), résultant d'une incapacité de notre corps à utiliser ou à produire suffisamment d'insuline. A long terme, cette hyperglycémie entraîne une détérioration du système cardio-vasculaire ainsi que de nombreuses complications. On distingue principalement deux type de diabète : le diabète de type 1 et le diabète de type 2, le plus fréquent (environ 90% des cas). Bien que ces deux maladies diffèrent sur beaucoup de points, elles partagent quelques similitudes. D'une part, on décèle une diminution de la quantité de cellules bêta. Cette diminution est cependant partielle dans le cas d'un diabète de type 2, et totale dans celui d'un diabète de type 1. D'autre part, la présence dans la circulation de médiateurs de l'inflammation nommés cytokines est décelée aussi bien chez les patients de type 1 que de type 2. Les cytokines sont sécrétées lors d'une inflammation. Elles servent de moyen de communication entre les différents acteurs de l'inflammation et ont pour certaines un effet néfaste sur la survie des cellules bêta.¦L'objectif principal de ma thèse a été d'étudier en détail l'effet de petites molécules régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs. Basé sur le fait que de nombreuses publications ont démontré que les microARNs étaient impliqués dans différentes maladies telles que le cancer, j'ai émis l'hypothèse qu'ils pouvaient également jouer un rôle important dans le développement du diabète.¦Nous avons commencé par mettre des cellules bêta en culture en présence de cytokines, imitant ainsi un environnement inflammatoire. Nous avons pu de ce fait identifier les microARNs dont les niveaux d'expression étaient modifiés. A l'aide de méthodes biochimiques, nous avons ensuite observé que la modulation de certains microARNs par les cytokines avaient des effets néfastes sur la cellule bêta : sur sa production et sa sécrétion d'insuline, ainsi que sur sa mort (apoptose). Nous avons en conséquence pu démontrer que ces petites molécules avaient un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta induit par les cytokines, aboutissant au développement du diabète.¦-¦La cellule bêta pancréatique est une cellule endocrine présente dans les îlots de Langerhans, dans le pancréas. L'insuline, une hormone sécrétée par ces cellules, joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le diabète se développe si le taux d'insuline relâché par les cellules bêta n'est pas suffisant pour couvrir les besoins métaboliques corporels. Le diabète de type 1, qui représente environ 5 à 10% des cas, est une maladie auto-immune qui se caractérise par une réaction inflammatoire déclenchée par notre système immunitaire envers les cellules bêta. La conséquence de cette attaque est une disparition progressive des cellules bêta. Le diabète de type 2 est, quant à lui, largement plus répandu puisqu'il représente environ 90% des cas. Des facteurs à la fois génétiques et environnementaux sont responsables d'une diminution de la sensibilité des tissus métabolisant l'insuline, ainsi que d'une réduction de la sécrétion de l'insuline par les cellules bêta, ce qui a pour conséquence le développement de la maladie. Malgré les différences entre ces deux types de diabète, ils ont pour points communs la présence d'infiltrat immunitaire et la diminution de l'état fonctionnel des cellules bêta.¦Une meilleure compréhension des mécanismes aboutissant à l'altération de la cellule bêta est primordiale, avant de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques capables de guérir cette maladie. Durant ma thèse, j'ai donc étudié l'implication de petites molécules d'ARN, régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs, dans les conditions physiopathologiques qui aboutissent au développement du diabète. J'ai débuté mon étude par l'identification de microARNs dont le niveau d'expression était modifié lorsque les cellules bêta étaient exposées à des conditions favorisant à la fois le développement du diabète de type 1 (cytokines) et celui du diabète de type 2 (palmitate). Nous avons découvert qu'une modification de l'expression des miR-21, -34a et -146a était commune aux deux traitements. Ces changements d'expressions ont également été confirmés dans deux modèles animaux : les souris NOD qui développent un diabète s'apparentant au diabète de type 1 et les souris db/db qui développent plutôt un diabète de type 2. Puis, à l'aide de puces à ADN, nous avons comparé l'expression de microARNs chez des souris NOD pré-diabétiques. Nous avons alors retrouvé des changements au niveau de l'expression des mêmes microARNs mais également au niveau d'une famille de microARNs : les miR-29a, -29b et -29c. De manière artificielle, nous avons ensuite surexprimé ou inhibé en conditions physiopathologiques l'expression de tous ces microARNs et nous nous sommes intéressés à l'impact d'un tel changement sur différentes fonctions de la cellule bêta comme la synthèse et la sécrétion d'insulinè ainsi que leur survie. Nous avons ainsi pu démontrer que les miR-21, -34a, -29a, -29b, -29c avaient un effet délétère sur la sécrétion d'insuline et que la surexpression de tous ces microARNs (excepté le miR-21) favorisait la mort. Finalement, nous avons démontré que la plupart de ces microARNs étaient impliqués dans la régulation d'importantes voies de signalisation responsables de l'apoptose des cellules bêta telles que les voies de NFKB, BCL2 ou encore JNK.¦Par conséquent, nos résultats démontrent que les microARNs ont un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta lors de la mise en place du diabète.