IRM multi-paramétrique du muscle squelettique dans le contexte de la sarcopénie et de la fragilité

Multi-parametric MRI of skeletal muscle in the context ofsarcopenia and frailty

• Auteur / Autrice : Stéphane Loubrie
• Direction : Isabelle Bourdel-Marchasson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioimagerie
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Résonance Magnétique des Systèmes Biologiques
• Jury : Président / Présidente : Laurent Bosquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Bourdel-Marchasson, Laurent Bosquet, Christelle Guillet, Benoît Giannesini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christelle Guillet, Benoît Giannesini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Sarcopénie

Fragilité (médecine)

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

IRM multiparamétrique

Muscle squelettique

Sarcopenie

Fragilité

Multiparametrical MRI

Skeletal muscle

Sarcopenia

Frailty

Résumé

Le syndrome gériatrique de fragilité est défini comme un état cliniquement reconnaissable de vulnérabilité accrue résultant du déclin associé au vieillissement. Bien que ce diagnostic soit délivré suite à des tests physiques, l’état des muscles n’est pas spécifiquement étudié alors qu’un des facteurs principaux de l’état de fragilité est la sarcopénie. Afin de poursuivre dans cette voie, il a été décidé d’étudier les muscles par Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), méthode non-invasive favorisant les suivis longitudinaux et offrant de fortes résolutions spatiales. Étant donné la nécessité de développer de nouvelles méthodes IRM pour l’exploration des muscles, le choix s’est également porté sur l’utilisation de modèles animaux, et plus particulièrement le rat, car ils permettent de mimer de nombreuses pathologies humaines. Tout d’abord, un lit IRM-compatible a été développé afin de pouvoir placer le rat dans l’imageur, tout en permettant l’électrostimulation du muscle gastrocnémien. Ce lit possède également une pédale associée à un capteur de pression afin de mesurer la force exercée par la patte stimulée. S’ajoute à cela le développement d’une carte électronique permettant la synchronisation entre l’électrostimulateur et les séquences IRM.La mesure multi-paramétrique du muscle pendant l’effort a été réalisée grâce au développement d’une séquence Look-Locker à encodage radial, d’une séquence Multi-Slice Multi-Echo et l’utilisation de la spectroscopie du phosphore 31P pour mesurer les temps de relaxation T1, T2 et la consommation d’ATP/PCr.Grâce aux développements méthodologiques, aucun artefact de mouvement n’a été détecté sur les images, ce qui a permis d’appliquer ces séquences à une étude comparative de l’effort musculaire entre des rats jeunes et âgés. Les méthodes ont permis de montrer que, contrairement au T1, le T2 varie en fonction de l’intensité de stimulation. La spectroscopie a également permis d’établir une corrélation entre les variations de T2 avec la consommation de PCr.En parallèle, une étude clinique chez l’homme a permis de mesurer le T2 du muscle de patients fragiles et de le corréler aux dégénérescences cognitives liées à l’âge.

Geriatric Frailty Syndrome is defined as a clinically recognizable condition of increased vulnerability resulting from decline associated with aging. Although this diagnosis is set up following physical tests, the condition of the muscles is not specifically studied, whereas one of the main factors of the frailty condition is sarcopenia. In order to pursue in this direction, it was decided to study the muscles through Magnetic Resonance Imaging (MRI), a non-invasive method enabling longitudinal follow-up and offering high spatial resolutions. Given the need to develop new MRI methods for the exploration of muscles, animal models, and more particularly the rats, were studied as they enable to mimic many pathologies.First, an MRI-compatible bed was developed in order to place the rat in the scanner, while enabling the electrostimulation of the gastrocnemius muscle. This bed also contains a foot pedal associated with a pressure transducer in order to measure the force exerted by the stimulated hind limb. In addition, an electronic card enabling synchronization between the electrostimulator and the MRI sequences was developed.The multi-parametric measurement of muscle during exercise was carried out after the development of a radial-encoded Look-Locker sequence, a Multi-Slice Multi-Echo sequence and 31P phosphorus spectroscopy to measure T1 relaxation times, T2 and ATP/PCr consumption.Due to these methodological developments, no movement artefact was detected on the images, which enabled to apply these sequences to a comparative study of muscular effort between young and old rats. These methods have shown that, unlike T1, T2 varies with the intensity of stimulation. Spectroscopy also permitted to establish a correlation between the variations of T2 with the consumption of PCr.Moreover, a clinical study in humans enabled to measure the T2 of muscle in frailty patients and to assess correlations with age-related cognitive degenerations.