La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative à évolution rapide, qui entraîne généralement la mort par insuffisance respiratoire au bout de 3 à 5 ans. Le riluzole, le seul médicament actuellement disponible, ne prolonge que modestement la survie et n'améliore pas la force ou la fonction musculaire. Dans la SLA, la perte de neurones moteurs fonctionnels est initialement compensée par une réinnervation collatérale et la force est préservée. Chez la majorité des patients atteints de SLA, au fur et à mesure que la maladie progresse, la compensation échoue, entraînant une faiblesse musculaire progressive. À l'inverse, chez les survivants à long terme de la SLA, le lent déclin fonctionnel est corrélé à leur capacité à maintenir une réponse compensatoire réussie à la dénervation au fil du temps. La réinnervation collatérale compensatoire est donc essentielle pour la préservation et la survie des fonctions motrices, et l'élucidation des mécanismes moléculaires impliqués est cruciale pour aider à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Les modifications du métabolisme énergétique et de l'homéostasie du glucose influencent également l'évolution clinique de la maladie, mais les mécanismes par lesquels elles contribuent à la progression de la SLA sont inconnus. La perte de poids est un facteur pronostique négatif indépendant pour la survie et, en revanche, le risque et la progression de la SLA sont réduits chez les personnes ayant un indice de masse corporelle élevé et un diabète non insulino-dépendant. L'insuline partage avec le facteur de croissance analogue à l'insuline 1 (IGF-1) de nombreuses étapes communes dans ses voies de signalisation, et se trouve donc à l'interface entre la régulation de l'homéostasie du glucose et le maintien de la masse musculaire. Cependant, la contribution de la signalisation de l'insuline à la préservation de l'innervation et de la fonction musculaire dans la SLA n'a jamais été étudiée. Cette étude vise à déterminer le rôle des voies de signalisation de l'insuline dans le maintien de la réinnervation collatérale et de la fonction musculaire dans la SLA. Nous étudierons également le lien avec l'effet modificateur de la maladie des perturbations métaboliques et de l'homéostasie du glucose, en identifiant la contribution des profils métaboliques à la préservation de l'innervation des muscles squelettiques et de la fonction motrice chez les patients atteints de SLA. À cette fin, nous déterminerons les profils métaboliques du corps entier et des muscles squelettiques de 20 patients atteints de SLA et nous établirons une corrélation entre ces résultats et la capacité de réinnervation collatérale quantifiée sur des échantillons de biopsie musculaire. Pour chaque patient, nous utiliserons des méthodes cliniques et électrophysiologiques pour évaluer la fonction motrice et la perte de neurones moteurs au fil du temps. La composition corporelle, la sécrétion d'insuline, le niveau de résistance à l'insuline et les concentrations sériques des composants de l'axe IGF-1 seront déterminés. Une biopsie musculaire du point moteur sera effectuée pour l'analyse morphologique des jonctions neuromusculaires et la quantification de l'innervation par microscopie confocale. L'activation des voies de signalisation canoniques de l'insuline/IGF-1 et des voies métaboliques de l'homéostasie du glucose sera quantifiée dans les échantillons musculaires. Les paramètres métaboliques du muscle squelettique et du corps entier seront analysés ensemble et corrélés avec l'évaluation clinique de la fonction motrice, les données électrophysiologiques et les résultats de la quantification de l'innervation. À titre de comparaison, 10 sujets sains d'âge similaire et 10 patients atteints d'amyotrophie spinale et bulbaire - une maladie du motoneurone à progression lente avec maintien d'une réinnervation collatérale efficace - seront utilisés comme témoins. Cette étude sera la première à aborder la question de la contribution des voies de signalisation de l'insuline et des profils métaboliques dans le maintien de la réinnervation et de la fonction musculaire chez les patients atteints de SLA. Les mécanismes moléculaires identifiés constitueront de nouvelles cibles pour de futurs traitements favorisant la réinnervation compensatoire et ralentissant la progression de la maladie dans la SLA. En fin de compte, ce projet translationnel pourrait avoir un impact thérapeutique significatif dans les troubles avec dénervation musculaire et réinnervation collatérale comme mécanisme compensatoire, tels que l'atrophie des muscles spinaux ou les neuropathies périphériques.

Dans la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la perte de neurones moteurs fonctionnels est initialement compensée par une réinnervation collatérale mais, au fur et à mesure que la maladie progresse, la compensation échoue généralement, entraînant une faiblesse musculaire progressive. À l'inverse, chez les survivants à long terme de la SLA, le lent déclin fonctionnel est corrélé à leur capacité à maintenir une réponse compensatoire réussie à la dénervation au fil du temps. Les mécanismes moléculaires par lesquels la réinnervation compensatoire, un processus crucial pour la fonction et la survie, est maintenue dans le temps restent à élucider. Nous avons déjà montré que les facteurs musculaires peuvent être impliqués dans le maintien de l'innervation et de la fonction musculaire chez les survivants à long terme de la SLA (Bruneteau et al.,2013). Les modifications du métabolisme énergétique et de l'homéostasie du glucose influencent également l'évolution clinique de la maladie, mais les mécanismes par lesquels elles contribuent à la progression de la SLA sont inconnus. Les cascades de signalisation de l'insuline partagent de nombreuses étapes communes avec les voies de signalisation du facteur de croissance analogue à l'insuline-1 (IGF-1) et relient le maintien de la masse musculaire au métabolisme du glucose et de l'énergie, qui sont tous deux liés à la progression de la SLA. Notre hypothèse de travail est que les voies de signalisation de l'insuline jouent un rôle majeur dans le maintien de la réinnervation collatérale et de la fonction musculaire dans la SLA. Pour conforter cette hypothèse, nous quantifierons l'innervation dans des échantillons musculaires obtenus chez des patients atteints de SLA et nous corrélerons ces résultats au niveau d'activation des principales voies de signalisation de l'insuline et à l'expression des principaux déterminants du métabolisme du glucose. Ces données seront analysées en même temps que l'évaluation de la fonction motrice et de la perte de motoneurones au fil du temps, afin de comprendre comment la signalisation de l'insuline et l'homéostasie du glucose influencent la progression de la maladie. Pour comprendre comment le métabolisme de l'énergie et du glucose est impliqué dans la préservation d'un niveau élevé de réinnervation collatérale au fil du temps, les résultats obtenus chez les patients atteints de SLA seront comparés à ceux de sujets normaux d'âge similaire et de patients atteints d'amyotrophie spinale et bulbaire (SBMA). ÉVALUATION DES PATIENTS Evaluation clinique Caractéristiques des patients Les caractéristiques des patients seront examinées au moment de l'inclusion : antécédents médicaux personnels ou familiaux, âge au moment de l'apparition, localisation de l'apparition (membre ou bulbe), médicaments concomitants, y compris le riluzole. L'évaluation de la maladie sera effectuée au début de l'étude, à 3 mois, à 6 mois et à 12 mois : La déficience fonctionnelle sera évaluée à l'aide de l'échelle d'évaluation fonctionnelle révisée de la SLA (ALSFRS-R), une échelle en 12 points qui évalue l'exécution des activités de la vie quotidienne. Les signes et les symptômes vont de 4 (fonction normale) à 0 (incapable d'accomplir la tâche) (Cedarbaum et al., 1999). Douze fonctions sont répertoriées : la parole, la salivation et la déglutition pour l'atteinte bulbaire ; l'écriture, l'alimentation, l'habillage, le retournement dans le lit, la marche et la montée des escaliers pour l'atteinte des membres supérieurs et inférieurs ; la fonction respiratoire. La force musculaire sera mesurée sur 28 muscles par test musculaire manuel selon le système de classification du Medical Research Council. Tests de laboratoire Les tests biologiques de routine, y compris la numération plaquettaire et le test de coagulation, seront effectués au début de l'étude. Pour tous les patients, un dépistage génétique de tous les principaux gènes associés à la SLA sera effectué au moment de l'inclusion (y compris les gènes C9ORF72, SOD1, TARDBP, FUS, UBQLN2, TBK1 à ce jour et tout nouveau gène majeur lié à la SLA qui pourrait être découvert). La fonction respiratoire sera évaluée au départ, à M6 et à M12 dans le cadre de la procédure de suivi de routine dans le centre SLA, y compris la capacité vitale exprimée en pourcentage de la capacité vitale normale prédite, l'analyse des gaz du sang artériel pour déterminer la pression partielle de l'oxygène artériel et du dioxyde de carbone, et l'oxymétrie de pouls nocturne (saturation de l'oxyhémoglobine). Procédure EMG de surface et mesure de l'indice du nombre d'unités motrices (MUNIX) Une évaluation EMG de surface de la fonction neuromusculaire sera effectuée chez tous les patients au début de l'étude. Le protocole EMG standardisé comprendra des études de conduction nerveuse motrice des membres supérieurs et inférieurs et des études de stimulation nerveuse répétitive pour l'évaluation de la transmission neuromusculaire sur le nerf spinal accessoire, le nerf axillaire, le nerf ulnaire et le nerf radial des deux membres supérieurs. La mesure MUNIX sera effectuée sur les muscles deltoïdes et biceps brachii, au début de l'étude, à 3 mois, 6 mois et 12 mois. Évaluation de l'état nutritionnel et du profil métabolique général L'évaluation de l'état nutritionnel et du profil métabolique général sera effectuée au début de l'étude pour les deux groupes de patients : Collecte de données concernant le poids, la taille, la détermination de l'IMC, le tour de taille et de hanche (calcul du rapport taille/hanche), l'apport en nutriments. Mesure de la composition corporelle par absorptiométrie double à rayons X (DEXA) sur l'ensemble du corps. Évaluation de la dépense énergétique au repos (calorimétrie indirecte) Évaluation de la sécrétion d'insuline et de la résistance à l'insuline par la mesure des taux de glucose et d'insuline avant et 30 minutes après l'ingestion d'un repas liquide standardisé. La résistance à l'insuline et la sécrétion d'insuline seront évaluées par le calcul de l'HOMA-IR (index de résistance à l'insuline) et la sécrétion d'insuline sera évaluée par le calcul de l'HOMA-B (index de sécrétion d'insuline) et de l'index insulinogénique. Détermination des concentrations sériques des composants de l'axe IGF-1. PROCÉDURE DE BIOPSIE DES MUSCLES DU POINT MOTEUR Pour tous les patients, des échantillons de muscle seront prélevés sur le muscle deltoïde par biopsie ouverte sous anesthésie locale pour tous les patients. La région contenant les NMJ sera déterminée par la petite secousse provoquée par la pointe du scalpel sur la surface des fascicules musculaires. Pour les sujets témoins sains, des échantillons de biopsie du muscle deltoïde seront prélevés au cours d'une opération de l'épaule pour une maladie articulaire ou osseuse. La présence de NMJ sur une bande longitudinale de l'échantillon biopsique sera confirmée par la méthode classique de Koelle révélant l'activité de la cholinestérase (Koelle et Friedenwald, 1949). Chaque échantillon de biopsie sera subdivisé en plusieurs fragments de muscle. Pour l'étude par imagerie confocale de la morphologie des NMJ, les échantillons de muscle seront fixés dans du paraformaldéhyde à 4 %. Pour l'étude en microscopie électronique de l'ultrastructure des NMJ, de fines bandes de muscle de l'échantillon seront fixées dans un mélange de paraformaldéhyde à 2 % et de glutaraldéhyde à 2,5 %. Plusieurs fragments de muscle seront congelés dans de l'isopentane pour des études histologiques, biochimiques et moléculaires.