Characterization of neuromuscular functions, locomotion and postural control of adults with Glycogenosis type II
Caractérisation des fonctions neuromusculaires, de la locomotion et du contrôle postural d'adultes atteints de Glycogénose de type II
Résumé
Pompe disease is a rare myopathy characterized by an overload of lysosomal glycogen in muscles. In adults with the late-onset form of the disease (LOPD), destruction of striated skeletal muscle myocytes induces progressive muscle weakness, mainly affecting the proximal muscles of the lower limbs. In over 80% of these adults, muscular weakness is accompanied by major impairment of locomotion, with many patients reporting balance problems and falls. However, very little is known about these specific motor function impairments in this pathology. A precise picture of neuromuscular, locomotor and postural deficits and their potential relationships is necessary to better understand the motor disabilities of adults with LOPD.The main aim of this thesis is therefore to characterize the neuromuscular performance, locomotion and postural control of adults with LOPD compared with a healthy population. This thesis includes instrumental assessments of a combination of neuromuscular (maximal and explosive strength, neuromuscular fatigue, muscle activation and contractility), locomotor (performance, stability and gait pattern) and postural (standing orientation and stability) characteristics. The second objective is to identify the muscle groups and biomechanical factors that are most responsible for disturbances in walking and balance.A systematic review of the state of the art demonstrated that muscle strength was the only neuromuscular performance studied in the literature, and that gait biomechanics and postural control have rarely been explored in LOPD. Through our experimental studies, we have characterized the motor functions of 20 adults with LOPD by comparing them with 20 control subjects. Our results al-low us to rank muscle strength impairments, which are more important for hip extensors and abductors in LOPD adults. Muscle strength was the only neuromuscular parameter deficient in LOPD, indicating that muscle weakness results essentially from a reduction in the functional contractile component.For the first time, we highlighted major alterations in locomotor stability and quantified changes in gait pattern in adults with LOPD. Hip abductor weakness and the percentage of single-support phase in walking were the main determinants of locomotor performance and stability. Furthermore, our results highlight major deficits in standing postural stability, of which hip extensor strength deficits were the main determinants. Our results suggest the adoption of proximo-distal compensatory strategies in both locomotor and postural tasks. Finally, locomotor and postural stability deficits, as well as hip abductor and extensor weakness, were strongly associated with the number of falls in LOPD participants.These results, derived from uncommon instrumental assessments in adults with LOPD, can be considered as new clinical biomarkers that should have a prominent place in their evaluation and help guide management. Future research should explore the evolution of these clinical biomarkers in adults with LOPD, particularly with respect to innovative therapeutics.
La maladie de Pompe est une myopathie rare caractérisée par une surcharge musculaire en glycogène lysosomale. Dans la forme adulte de la maladie (LOPD), la destruction des myocytes des muscles striés squelettiques induit une faiblesse musculaire progressive touchant principalement les muscles proximaux des membres inférieurs. Chez plus de 80 % de ces adultes, ces faiblesses musculaires s'accompagnent d'altérations majeures de la locomotion et de nombreux patients rapportent des troubles l'équilibre et des chutes. Cependant, on ne connaît que très peu de choses sur ces troubles des fonctions motrices dans cette pathologie. Une image précise des déficits neuromusculaires, locomoteurs et posturaux et de leurs potentiels liens est nécessaire afin de mieux comprendre les incapacités motrices des adultes atteints de LOPD.L'objectif principal de ce travail de thèse est donc de caractériser les performances neuromusculaires, la locomotion et le contrôle postural d'adultes atteints de LOPD par rapport à une population saine. Ce travail vise à explorer un ensemble de caractéristiques neuromusculaires (force maximale et explosive, fatigue neuromusculaire, activation et contractilité musculaire), locomotrices (performance, stabilité et schéma de marche) et posturales (orientation et stabilité en position debout), au moyen d'évaluations instrumentales. Le second objectif est d'identifier les groupes musculaires et les facteurs biomécaniques les plus déterminants des perturbations de marche et d'équilibre.La réalisation d'un état de l'art systématique nous a permis de montrer que la force musculaire était la seule performance neuromusculaire étudiée et que la biomécanique de marche et le contrôle postural ont été très peu explorés dans la LOPD. À travers nos études expérimentales, nous avons caractérisé les fonctions motrices de 20 participants atteints de LOPD en les comparant à 20 participants contrôles. Nos résultats permettent de hiérarchiser les atteintes de la force musculaire, plus importantes pour les extenseurs et abducteurs de hanche chez les adultes LOPD. La force musculaire était le seul paramètre neuromusculaire déficitaire dans la LOPD, indiquant que la faiblesse musculaire résulte essentiellement d'une diminution du contingent contractile fonctionnel.Nous avons, pour la première fois, mis en évidence des altérations majeures de la stabilité locomotrice et quantifié les modifications du schéma de marche dans la LOPD. Aussi, la faiblesse des abducteurs de hanche et le pourcentage de phase de simple appui à la marche étaient les principaux déterminants des performances et de la stabilité locomotrice. Par ailleurs, nos résultats soulignent des déficits majeurs de la stabilité posturale en position debout, dont les déficits de force des extenseurs de hanche étaient les principaux déterminants. Nos résultats suggèrent l'adoption de stratégies compensatoires proximo-distales, autant lors des tâches locomotrices que posturales. Enfin, les déficits de stabilité locomotrice et posturale ainsi que la faiblesse des abducteurs et extenseurs de hanche étaient fortement associés au nombre de chutes chez nos participants atteints de LOPD.Ces paramètres issus d'évaluations instrumentales non courantes chez les adultes atteints de LOPD peuvent être considérés comme de nouveaux biomarqueurs cliniques qui devront avoir une place de choix dans leur évaluation et permettront de guider leur prise en charge. De futurs travaux devront explorer l'évolution de ces biomarqueurs cliniques chez les adultes LOPD, notamment au regard de thérapeutiques innovantes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)