Étude de la fatigue des muscles cervicaux chez les travailleuses présentant une cervicalgie chronique

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Rôle du facteur de transcription PITX1 dans la pathogenèse de l'arthrose.

L'arthrose ou ostéoarthrite (OA) est la plus commune des maladies chroniques associées au vieillissement. La multiplicité des loci et des polymorphismes associés à l'OA suggère l'implication de nombreuses voies de signalisation. La plupart des voies empruntées partagent des points en commun avec le processus d'ossification endochondrale. Dans l'arthrose, la réinitiation de ce processus pourrait être responsable de la dégradation du cartilage et de la présence d'ostéophytes. Un des gènes ayant fait surface autant dans l'OA que dans le développement musculosquelettique est PITX1. Contrairement à ce que son nom l'indique, PITX1 n'est pas seulement exprimé dans la glande pituitaire mais également dans l'os, le cartilage, les muscles et les fibroblastes. Pitx1 joue un rôle clé dans l'identité des membres inférieurs et son inactivation complète chez la souris mène à un phénotype ressemblant aux membres supérieurs. Moins sévère, son inactivation partielle provoque des symptômes apparentés à l'arthrose précoce chez la souris vieillissante. Chez l'humain, une perte d'expression de PITX1 est observée dans le cartilage OA de concert avec une augmentation des protéines EXTL3, REG1 et PARP1. Ces dernières pourraient favoriser la phase initiale de régénération associée à l'arthrose. Pour induire la prolifération des chondrocytes, de bas niveaux de PITX1 sont nécessaires. À l'inverse, de hauts niveaux de PITX1 pourraient prévenir la prolifération et être responsables du statut différencié des chondrocytes articulaires normaux. L'étude des mécanismes de régulation du gène PITX1 a mené à l'identification d'un co-répresseur, nommé prohibitine (PHB1), lié sur une région promotrice distale. PHB1 est normalement retrouvé au niveau des mitochondries mais son accumulation nucléaire semble corréler avec la perte de PITX1 et l'initiation de l'OA. Cette découverte pourrait avoir un impact sur le diagnostic et d'éventuels traitements visant à prévenir l'apparition de l'arthrose.

Effet d’une pré-sollicitation maximale isométrique des muscles stabilisateurs sur la coordination intermusculaire lors d’un exercice pluriarticulaire épuisant.

Introduction: Les stratégies d’optimisation de la performance chez les athlètes sont de plus en plus exploitées par les entraîneurs et préparateurs physiques. La potentialisation de post- activation (PAP) est reconnue comme étant un phénomène pouvant mener à une augmentation des performances. L’objectif de la présente étude était de donc décrire les effets d’une pré-sollicitation à la hanche sur la coordination inter-musculaire et la performance au cours d’un exercice épuisant. Méthodes: Six athlètes de patins de vitesse de courte piste (3 de sexe masculin et 3 de sexe féminin; âge: 20.2 ± 2.8 ans; moyenne±écart-type) ont exécuté aléatoirement un exercice qui consistait en 2 séries de 9 blocs de squats sautés maximaux, entre-coupés d’un squat isométrique d’une durée de 5 secondes sans pré-sollicitation préalable (CON) et avec une tâche de pré-sollicitation unilatérale de squat isométrique (EXP) contre une barre fixe de 2x3 secondes. Le pic de puissance moyen, l’amplitude et la fréquence moyenne d’EMG, et la vitesse et l’accélération angulaires des premiers et derniers blocs étaient enregistrés. Résultats: La pré-sollicitation isométrique maximale des membres inférieurs n’a pas amélioré de manière significative la performance de sauts et la coordination des muscles stabilisateurs à la hanche. La fréquence spectrale moyenne a néanmoins témoigné de l’implication de stratégies compensatoires du membre inférieur gauche en réponse à la fatigue. Conclusion: La pré-sollicitation des stabilisateurs à la hanche n’augmenterait pas la performance de squats répétés. Par contre, la fréquence moyenne du grand fessier et du tibial antérieur gauche ont suggéré meilleure résistance à la fatigue des muscles du membre inférieur non-dominant avec une pré-sollicitation. Les résultats de la présente étude indiquent donc la pertinence de considérer la pré-sollicitation dans un objectif de performance et de réadaptation sachant que l’asymétrie est omniprésente chez les athlètes et qu’elle est impliquée dans le taux élevé de blessures enregistré chez cette population.

Back muscles activity and scoliosis in ataxic and dystrophic patients

To investigate the role of muscles in the development of adolescent idiopathic scoliosis (AIS), our group was initially interested in Duchenne muscular dystrophy (DMD) diseases where a muscular degeneration often leads to scoliosis. Few years ago the studies with those patients provided interesting results but were obtained only from few patients. To increase that number, the present project was initiated but recruitment of new DMD patients from Marie-Enfant hospital was found impossible. As an alternative, patients with Friedreich’s ataxia (FA) were recruited since they also suffer from a muscular deficiency which often induces a scoliosis. So, 4 FA patients and 4 healthy controls have been chosen to closely match the age, weight and body mass indexes (BMI) of the patients were enrolled in our experiments. As in the previous study, electromyography (EMG) activity of paraspinal muscles were recorded on each side of the spine during three types of contraction at 2 different maximum voluntary contractions (MVC). Moreover, the volume and skinfold thickness of these muscles were determined from ultrasound images (US) in order to facilitate the interpretation of EMG signals recorded on the skin surface. For the 3 FA right scoliotic patients, EMG activity was most of the time larger on the concave side of the deviation. The opposite was found for the 4th one (P4, left scoliosis, 32°) for whom EMG activity was larger on the convex side; it should however be noted that all his signals were of small amplitude. This was associated to a muscle weakness and a large skinfold thickness (12 mm) vs 7 mm for the 3 others. As for the paraspinal muscle volume, it was present on the convex side of P1, P3 and P4 and on the concave side for P2. As for skinfold thickness over this muscle, it was larger on the concave side for P1 and P2 and the opposite for P3 and P4. At the apex of each curve, the volume and skinfold thickness differences were the largest. Although the study covers only a small number of FA patients, the presence of larger EMG signals on the concave side of a spinal deformation is similar to pre-scoliotic DMD patients for whom the deformation is in its initial stage. It thus seems that our FA patients with more EMG activity on their concave side could see progression of their spinal deformation in the coming months in spite of their already important Cobb angle.

Hypoxie transitoire en relation avec les activités rythmiques des muscles de la mastication chez les patients atteints du bruxisme du sommeil

Study Objectives: Sleep bruxism (SB) is a repetitive jaw-muscle activity characterized by clenching or grinding of the teeth and/or by bracing or thrusting of the mandible occurring during sleep. SB is scored, from electromyographic traces, as rhythmic masticatory muscle activity (RMMA). Most RMMA occurred during sleep in association with sleep arousal. Since not all RMMA episodes were associated with sleep arousal we hypothesized that some event could be observed in relation to small fluctuations of the oxygen level resulting in mild desaturation/hypoxia. Methods: Sleep laboratory or home recordings from 22 SB (teeth grinding) patients were analyzed from our data bank. A total of 143 RMMA/SB episodes were classified in 4 categories: (i) no arousal & no body movement; (ii) arousal + & no body movement; (iii) no arousal & body movement +; (iv) arousal + & body movement +. Minimum blood oxygen levels were assessed from finger oxymetry signal: 1) during the baseline period before RMMA, i.e., an average of 7 s before RMMA onset (-20 s to -14 s); 2) during RMMA, i.e. a window of 15 s corresponding to -5 s before the onset until +10 s after the episode. For all episodes, the minimum oximetry values were compared for each patient. Results: There was a significant variation of blood oxygen level over time (p=0.001) with a statistically significant transient hypoxia during RMMA at time (+7),(+8) and (+9) s. The variation over time was similar among the 4 groups (non significant group*time interaction p=0.10) and no overall difference was observed between groups (p=0.91). Of the 22 subjects, 6 subjects (27%) remained equal or had a slight increase in SaO2 (+8) s after the RMMA/SB onset compared to baseline (-20 s to -14) s, 10 subjects (45%) showed a small decrease in SaO2 (>0 to <1%) and 6 others (27%) had a decrease of 1-1.8%. Conclusions: These preliminary findings suggest that in some SB patients, RMMA episodes are potentially triggered by minor transient hypoxia. Key words: sleep bruxism, oximetry, desaturation, hypoxia, rhythmic masticatory muscle activity

Proposition de combinaisons optimales de contractions volontaires maximales isométriques pour la normalisation de 12 muscles de l'épaule

Afin d’être représentatif d’un niveau d’effort musculaire, le signal électromyographique (EMG) est exprimé par rapport à une valeur d’activation maximale. Comme l’épaule est une structure articulaire et musculaire complexe, aucune contraction volontaire isométrique (CVMi) proposée dans la littérature ne permet d’activer maximalement un même muscle de l’épaule pour un groupe d’individus. L’objectif de ce mémoire est de développer une approche statistique permettant de déterminer les CVMi optimales afin de maximiser les niveaux d’activation d’un ensemble de muscles de l’épaule. L’amplitude du signal EMG de 12 muscles de l’épaule a été enregistrée chez 16 sujets alors qu’ils effectuaient 15 CVMi. Une première approche systématique a permis de déterminer les 4 CVMi parmi les 15 qui ensemble maximisent les niveaux d’activation pour les 12 muscles simultanément. Ces 4 contractions ont donné des niveaux d’activation supérieurs aux recommandations antérieures pour 4 muscles de l’épaule. Une seconde approche a permis de déterminer le nombre minimal de CVMi qui sont nécessaires afin de produire un niveau d’activation qui n’est pas significativement différent des valeurs d’activation maximales pour les 16 sujets. Pour 12 muscles de l’épaule, un total de 9 CVMi sont requises afin de produire des valeurs d’activation qui sont représentatives de l’effort maximal de tous les sujets. Ce mémoire a proposé deux approches originales, dont la première a maximisé les niveaux d’activation qui peuvent être produits à partir d’un nombre fixe de CVMi tandis que la deuxième a permis d’identifier le nombre minimal de CVMi nécessaire afin de produire des niveaux d’activation qui ne sont pas significativement différentes des valeurs d’activation maximales. Ces deux approches ont permis d’émettre des recommandations concernant les CVMi nécessaires à la normalisation de l’EMG afin de réduire les risques de sous-estimer l’effort maximal d’un ensemble d’individus.

Effets du port continu de coquilles correctrices Invisalign® sur l’articulation temporo-mandibulaire et les muscles du complexe facial.

INTRODUCTION : L’articulation temporo-mandibulaire (ATM) est un système articulaire excessivement complexe. L'étiologie des désordres temporo-mandibulaires (DTM) est encore incertaine et le lien de cause à effet des traitements orthodontiques en tant que facteur de risque est une question qui a longuement été discutée. Cette étude clinique prospective vise à évaluer les effets à long terme du port continu de coquilles correctrices Invisalign® sur l’ATM et les muscles du complexe facial. MATÉRIELS ET MÉTHODES : L'étude incluait 43 adolescents et adultes âgés entre 13 et 51 ans (25 femmes et 18 hommes). Deux d'entre eux ont été exclus en raison de mauvaise coopération causant l’arrêt du traitement orthodontique. Les effets dans le temps des coquilles sur l'ATM et les muscles du complexe facial ont été évalués en utilisant l’examen du Research Diagnostic Criteria for Temporomandibular Disorders (RDC/TMD). Le nombre de contractions musculaires durant le sommeil a été mesuré objectivement par enregistrements électromyographiques (EMG) et la fréquence de grincement et de serrement des dents à l’éveil a été rapportée subjectivement par les patients à l’aide de questionnaires. Des mesures répétées ont été effectuées aux temps suivants: avant le début du traitement pour les données contrôles (T1), deux semaines (T2), et six mois (T3) après le début du traitement. Les données numériques ont été analysées par l’analyse de variance (ANOVA) en mesures répétées et la méthode de Brunner-Langer, alors que les données nominales ont été évaluées par le test de Cochran-Mantel-Haenszel. Les résultats ont été considérés significatifs si p < 0.05. RÉSULTATS ET DISCUSSION : Le nombre de contractions musculaires par heure (index) durant le sommeil et leur durée moyenne n’ont pas été statistiquement différents entre les trois nuits d’enregistrement EMG (Brunner Langer, p > 0.005). Cependant, 67 % des participants ont rapporté avoir eu du grincement ou du serrement des dents la nuit au T2 et 64 % au T3 comparativement à 39 % au T1, ce qui était une augmentation significative (Cochran-Mantel-Haenszel, p = 0.0112). Quarante-quatre pour cent des patients ont signalé du grincement ou du serrement des dents pendant le jour au T1, tandis qu'un pourcentage nettement plus élevé de 66 % en a rapporté au T2 et 61 % au T3 (Cochran-Mantel-Haenszel, p = 0.0294). Au T1, 12 % des sujets ont indiqué qu'ils se sont réveillés avec une douleur musculaire, comparativement à 29 % au T2, ce qui était une augmentation significative (Cochran-Mantel-Haenszel, p = 0.0347). Au T2, il y avait une réduction significative des mouvements maximaux de la mandibule dans toutes les directions (ANOVA en mesures répétées, p < 0,05). De plus, il y a eu une augmentation significative du nombre de sites douloureux et de l'intensité de la douleur à la palpation de l'ATM et des muscles faciaux avec l'évaluation du RDC/TMD au T2 en comparaison aux T1 et T3 (Brunner Langer, p < 0,05). CONCLUSION : La présente étude n’a révélé aucun effet des coquilles sur l’activité oro-faciale durant le sommeil au fil du temps mesurée objectivement à l’aide des enregistrements EMG, mais une augmentation significative de la fréquence du grincement et du serrement des dents rapportée subjectivement par les patients au moyen des questionnaires aux T2 et T3. Au T2, il y avait une augmentation significative des symptômes de l'ATM et des muscles du complexe oro-facial, mais ces symptômes sont retournés au niveau initial avec le temps.

Étude des interactions interhémisphériques entre les représentations des muscles de l'épaule et du tronc dans le cortex moteur primaire.

Après un accident vasculaire cérébral (AVC), 30% des personnes ont une atteinte de la fonction motrice du membre supérieur. Un des mécanismes pouvant intervenir dans la récupération motrice après un AVC est la réorganisation des interactions interhémisphériques. À ce jour, la plupart des études se sont intéressées aux interactions entre les représentations des muscles de la main. Or la réalisation de mouvements de la main nécessite une coordination précise des muscles proximaux de l’épaule et le maintien d’une stabilité assurée par les muscles du tronc. Cependant, il existe peu d’informations sur le contrôle interhémisphérique de ces muscles. Ainsi, l’objectif de cette étude était de caractériser les interactions entre les représentations corticales des muscles proximaux (Deltoïde antérieur (DA)), et axiaux (Erecteur spinal (ES L1)) chez le sujet sain et de les comparer avec les interactions interhémisphériques entre les représentations des muscles distaux (1er interosseux dorsal (FDI)). Deux techniques de stimulation magnétique transcrânienne ont été utilisées pour évaluer ces interactions. La stimulation du cortex moteur ipsilatéral évoque une période de silence ipsilatérale (iSP)-reflétant l’inhibition interhémiphérique-dans le FDI et le DA. Dans ES L1, l’iSP est précédée d’une facilitation. Le paradigme de l’impulsion pairée démontre aussi la présence d’inhibition interhémisphérique dans les trois muscles. Ces résultats suggèrent un patron distinct d’interactions réciproques entre les représentations des muscles distaux, proximaux et axiaux qui peut être expliqué à la fois par des changements d’excitabilité au niveau cortical et sous-cortical. Ces résultats pourraient servir de bases normatives afin d’évaluer les changements survenant suite à un AVC.

The Role of Kinaesthetic Motor Imagery in Promoting Activation of the Lumbrical Muscles in the Hemiparetic Hand: a Randomised Controlled Study

The objective of the investigation who gave as result this work was to investigate the effectiveness of kinaesthetic motor imagery in the activation of the hemiplegic hand muscles following stroke. The experiment consisted of two random groups. Movements were measured after treatment. The participants were ten patients with hemiplegic hands (men who mean age was 74.4 years; mean time since stroke 3.05 months). All patients received three sessions of physical treatment based on an identical treatment protocol. Five patients were randomly assigned to an experimental group practising kinaesthetic motor imagery of a grasp using the 'lumbrical action' (experimental group). The others five (control group) followed a relaxation script. All the patients were then asked to grasp an object using the 'lumbrical action'. The grasps were recorded using an optoelectronic motion capture system. The magnitude of the extension of the index finger and the correlation of the angular displacement of the proximal phalangeal joints and the metacarpophalangeal joints were calculated. The movement time for the whole grip was calculated. The experimental group demonstrated higher extension in the index finger (p = < 0.01) and they had a higher correlation coefficient (0.99) than the control group (0.77) for the displacement of the proximal interphalangeal joint and the metacarpophalangeal joints. The movement time for the experimental group was faster, although the difference was not significant.

Morphology and myofiber composition of skeletal musculature of the forelimb in young and aged wild type and myostatin null mice

Most current research into therapeutic approaches to muscle diseases involves the use of the mouse as an experimental model. Furthermore, a major strategy to alleviate myopathic symptoms through enhancing muscle growth and regeneration is to inhibit the action of myostatin (Mstn), a transforming growth factor-beta (TGF-beta) family member that inhibits muscle growth. Presently, however, no study has expanded the morphological analysis of mouse skeletal muscle beyond a few individual muscles of the distal hindlimb, through which broad conclusions have been based. Therefore, we have initially undertaken an expansive analysis of the skeletal musculature of the mouse forelimb and highlighted the species-specific differences between equivalent muscles of the rat, another prominently used experimental model. Subsequently, we examined the musculature of the forelimb in both young and old adult wild-type (mstn(+/+)) and myostatin null (mstn(-/-)) mice and assessed the potential beneficial and detrimental effects of myostatin deletion on muscle morphology and composition during the aging process. We showed that: (1) the forelimb muscles of the mouse display a more glycolytic phenotype than those of the rat; (2) in the absence of myostatin, the induced myofiber hyperplasia, hypertrophy, and glycolytic conversion all occur in a muscle-specific manner; and, importantly, (3) the loss of myostatin significantly alters the dynamics of postnatal muscle growth and impairs age-related oxidative myofiber conversion.

Composition, color, and texture of Thai indigenous and broiler chicken muscles

Chemical compositions and physical properties of mixed-sex Thai indigenous (Gallus domesticus) and broiler (commercial breed, CP707) chicken biceps femoris and pectoralis muscles were determined. Indigenous chicken muscles contained higher protein contents but lower fat and ash contents compared to broiler muscles (P < 0.001). The amino acid profile of the indigenous chicken muscles was similar to that of the broiler muscles except they were slightly richer in glutamic acid (P < 0.05). The indigenous chicken muscles contained more saturated and less polyunsaturated fatty acids than the broiler muscles. There were no differences in the monounsaturated fatty acid contents between the breeds. The total collagen contents of indigenous pectoralis and biceps femoris muscles were 5.09 and 12.85 mg/g, respectively, which were higher than those found in broiler pectoralis (3.86 mg/g) and biceps femoris muscles (8.70 mg/g) (P < 0.001). Soluble collagen contents were lower for indigenous pectoralis and biceps femoris muscles, 22.16 vs. 31.38% and 26.06 vs. 33.87%, respectively. The CIE system values of lightness (L*), redness (a*), and yellowness (b*) of indigenous chicken muscles were higher than those of broiler muscles. The shear values of indigenous chicken muscles either raw or cooked were higher than those of broiler muscles (P < 0.05). After cooking, the shear values decreased for broiler biceps femoris and pectoralis muscles (P < 0.05), whereas no change was observed for indigenous chicken biceps femoris muscle (P > 0.05). Shear values increased for indigenous chicken pectoralis muscle (P < 0.05).

Microstructure and thermal characteristics of Thai indigenous and broiler chicken muscles

The microstructure and thermal characteristics of Thai indigenous (Gallus domesticus) and broiler chicken (commercial line CP707) biceps femoris and pectoralis muscles were determined. Perimysium thicknesses were 14.2 mum for biceps femoris muscle and 7.10 mum for pectoralis muscle of indigenous chicken muscles, thicker than those of broiler muscles, which were 9.93 mum for biceps femoris muscle and 3.87 mum for pectoralis muscle (P < 0.05). Five endothermic peaks with peak transition temperatures (T-p) of 54.9, 61.7, 65.4, 70.6, and 76.1degreesC were obtained for broiler pectoralis muscle, whereas only 3 endothermic peaks (T-P of 56.6, 62.6, and 74.9degreesC were obtained for broiler biceps femoris muscle. Thai indigenous biceps femoris and pectoralis muscles had endothermic peaks with T-P ranges of 53.5 to 54.8, 60.7 to 61.9, and 75.9 to 76.9degreesC. The fiber diameters of Thai indigenous chicken muscles were greater (P < 0.05) than those of the broiler, 31.7 vs. 20.4 mum for biceps femoris muscle and 28.9 vs. 26.6 pm for pectoralis muscle, respectively. After cooking at 80degreesC for 10 min, the fiber diameter of indigenous chicken muscles significantly decreased while those of the broiler significantly increased. The mean of sarcomere lengths of the raw muscles ranged from 1.56 to 1.64 mun and decreased to 0.92 to 1.32 mum (P < 0.001) for broiler muscles and 1.22 to 1.35 mum (P < 0.001) for indigenous chicken muscles after cooking. The perimysium and endomysium of broiler muscles melted after cooking at 80degreesC, however, only slight disintegration was observed in these tissues in the indigenous chicken muscles.

Differences in the activity of the muscles in the forearm of individuals with a congenital absence of the hand

The spectral content of the myoelectric signals from the muscles of the remnant forearms of three persons with congenital absences (CA) of their forearms was compared with signals from their intact contra-lateral limbs, similar muscles in three persons with acquired losses (AL) and seven persons without absences [no loss (NL)]. The observed bandwidth for the CA subjects was broader with peak energy between 200 and 300 Hz. While the signals from the contra-lateral limbs and the AL and NL subjects was in the 100-150 Hz range: The mean skew of the signals from the AL subjects was 46.3 +/- 6.7 and those with NL of 45.4 +/- 8.7, while the signals from those with CAs had a skew of 11.0 +/- 11. The structure of the muscles of one CA subject was observed ultrasonically. The muscle showed greater disruption than normally developed muscles. It is speculated that the myographic signal reflects the structure of the muscle. which has developed in a more disorganized manner as a result of the muscle not being stretched by other muscles across the missing distal joint, even in the muscles that are used regularly to control arm prostheses.

Activation of lower back muscles via FES for pressure sores prevention in paraplegia: a case study

The aim of this paper is to show the feasibility of the use of functional electrical stimulation (FES) applied to the lower back muscles for pressure sores prevention in paraplegia. The hypothesis under study is that FES induces a change in the pressure distribution on the contact area during sitting. Tests were conducted on a paraplegic subject (T5), sitting on a standard wheelchair and cushion. Trunk extensors (mainly the erector spinae) were stimulated using surface electrodes placed on the skin. A pressure mapping system was used to measure the pressure on the sitting surface in four situations: (a) no stimulation; (b) stimulation on one side of the spine only; (c) stimulation on both sides, at different levels; and (d) stimulation at the same level on both sides, during pressure-relief manoeuvres. A session of prolonged stimulation was also conducted. The experimental results show that the stimulation of the erector spinae on one side of the spine can induce a trunk rotation on the sagittal plane, which causes a change in the pressure distribution. A decrease of pressure on the side opposite to the stimulation was recorded. The phenomenon is intensified when different levels of stimulation are applied to the two sides, and such change can be sustained for a considerable time (around 5 minutes). The stimulation did not induce changes during pressure-relief manoeuvres. Finally, from this research we can conclude that the stimulation of the trunk extensors can be a useful tool for pressure sores prevention, and can potentially be used in a routine for pressure sores prevention based on periodical weight shifts.