Jean Yves Seguy 2019

Laboratoire de physiologie et d’évaluation neuromusculaire

Responsable : Jean-Yves Hogrel

Objectifs

Au sein du Centre d’Exploration et d’Évaluation Neuromusculaire (CEEN) de l’Institut de Myologie, l’objectif principal du laboratoire de Physiologie et d’Evaluation Neuromusculaire (NeuPEL) est de comprendre les altérations et les adaptations du système neuromusculaire et d’évaluer les effets d’interventions thérapeutiques. Le NeuPEL est un laboratoire pluridisciplinaire avec des expertises multiples dans le domaine de la physiologie, des technologies pour la santé, des sciences de la réhabilitation, et de la science des données. Dans ce cadre, nous développons des approches innovantes pour l’évaluation non-invasive du système neuromusculaire, des performances motrices, et de l’activité physique. Ces approches sont particulièrement explorées chez des patients atteints de pathologies neuromusculaires lors de protocoles de recherche clinique pour comprendre l’évolution des maladies et évaluer l’efficacité de thérapies innovantes. Ces approches sont également explorées dans d’autres situations cliniques impliquant un retentissement neuromusculaire telles que le vieillissement, les maladies chroniques, les soins intensifs, et l’exercice. Le laboratoire conduit également des essais prospectifs concernant les effets de l’activité physique et l’utilisation de dispositifs d’assistance innovants chez des patients atteints de pathologies neuromusculaires. Le NeuPel est impliqué dans le diagnostic clinique de patients présentant des maladies métaboliques rares. Enfin, le NeuPel exerce également des activités de prestations et de conseils auprès de collaborateurs académiques et industriels (aide au design, métrologie clinique, formations, évaluation de patients).

Le NeuPel est rattaché à l’école doctorale Physiologie Physiopathologie (ED394, Sorbonne université).

 

 

Membres

 

Contact

Tel : 01 42 16 58 79
Email : eval@institut-myologie.org

 

Approches innovantes pour l’évaluation non-invasive du système neuromusculaire

Évaluation de dispositifs d’assistance – AssistMyo

Exercice et activité physique dans les pathologies neuromusculaires – ExMyo

Activités de diagnostic clinique

Implication dans la recherche clinique

Expertise et services

Brevets

Publications

 

Approches innovantes pour l’évaluation non-invasive du système neuromusculaire

Peu de temps après la création du laboratoire, il est vite apparu que les solutions commercialisées pour l’évaluation des patients neuromusculaires présentaient des limitations rédhibitoires ou n’existait tout simplement pas. En 1999, nous avons participé à l’évaluation de l’une des premières thérapies géniques locorégionale dans la dystrophie musculaire de Duchenne (essai Transgene). Un plasmide était injecté dans le muscle extenseur radial du carpe. Il n’existait pas de dispositif permettant mesurer le couple d’extension du poignet. Nous avons alors développé un dynamomètre spécifique (MyoWrist) afin d’évaluer de façon optimale ce traitement innovant. Le nombre d’approches thérapeutiques dans les pathologies neuromusculaires a explosé ces dix dernières années. Le choix des critères de jugement (outcome measures) principaux et secondaires est crucial pour évaluer les potentiels bénéfices des traitements. Un de nos objectifs est donc de produire les connaissances permettant de choisir le meilleur critère pour évaluer le système neuromusculaire et les performances motrices dans une situation clinique donnée. Le développement de mesures non-invasives est également un des objectifs clef des programmes de recherche du laboratoire. Nos approches actuelles reposent principalement sur une combinaison de dispositifs spécifiques, de mesures inertielles, de mesures électrophysiologiques, et d’imagerie ultrasonore multiparamétrique (élastographie par onde de cisaillement, imagerie ultra-rapide). La validation des différentes approches et dispositifs que nous élaborons ainsi que le développement de données normatives est une activité et une expertise centrale du laboratoire.

 

Dispositifs d’évaluation de la fonction neuromusculaire – MyoTools

Les MyoTools sont un ensemble de dispositifs développés au laboratoire permettant principalement l’évaluation de la force musculaire. Ces derniers sont particulièrement adaptés à l’évaluation d’adultes et d’enfant atteints de pathologies neuromusculaires mais trouvent également de nombreuses applications dans d’autres champs cliniques (vieillissement, maladies cardio-respiratoires et métaboliques, …). Au-delà des dispositifs en eux-mêmes, les MyoTools englobent des procédures standardisées, une démarche qualité assurant la meilleure métrologie clinique possible, et une offre de formation. Les MyoTools sont actuellement utilisés dans de nombreux essais cliniques à travers le monde.

Plusieurs MyoTools sont industrialisés et distribués par nos partenaires.

MyoTools

MyoGrip- Un dynamomètre de haute précision pour l’évaluation de la force de préhension (breveté)

La MyoGrip est un dynamomètre électronique spécialement conçu pour mesurer la force de préhension en condition isométrique et adapté aux patients très faibles. La MyoGrip a été développée pour répondre aux exigences d’un suivi quantifié et rigoureux de la force de préhension, notamment dans les essais thérapeutiques. La MyoGrip mesure des forces allant de 0 à 90 kg avec une résolution de 10 g et une précision de 50 g. La largeur de la poignée est réglable.
Fabriqué et distribué par les Ateliers Laumonier (contact@laumonier.fr).

MyoPinch – Un dynamomètre de haute précision pour l’évaluation de la force de la pince pouce-index (breveté)
Le MyoPinch est un dynamomètre électronique spécialement conçu pour mesurer la force de pince pouce-index et adapté aux patients très faibles. Le MyoPinch a été développé pour répondre aux exigences d’un suivi quantifié et rigoureux de la force de pince pouce-index, notamment dans les essais thérapeutiques. Le MyoPinch mesure des forces allant de 0 à 18 kg avec une résolution de 1 g et une précision de 10 g.
Fabriqué et distribué par les Ateliers Laumonier (contact@laumonier.fr).

MyoAnkle – Un dynamomètre pour l’évaluation de la force de flexion et d’extension de la cheville
Le MyoAnkle est un dynamomètre électronique spécialement conçu pour mesurer les forces de flexion et d’extension de la cheville de manière fiable et reproductible. La gamme de mesures du MyoAnkle est adaptée aux patients atteints de pathologies musculaires ainsi qu’aux personnes saines.
Fabriqué et distribué par les Ateliers Laumonier (contact@laumonier.fr).

 

MyoWrist – Un dynamomètre pour l’évaluation de la force de flexion et d’extension du poignet
Le MyoWrist est un dynamomètre électronique spécialement conçu pour mesurer les forces de flexion et d’extension du poignet de manière fiable et reproductible. La gamme de mesures du MyoWrist est adaptée aux patients atteints de pathologies musculaires (de 0.1 Nm à 5 Nm) ainsi qu’aux personnes saines (25 Nm). L’ergonomie du dispositif est également adaptée à l’utilisation par un patient en fauteuil. Le MyoWrist est réglable, il permet donc de faire des mesures sur des enfants ou des adultes.

MyoQuad – Un dynamomètre pour l’évaluation de la force des extenseurs du genou (breveté)
Le MyoQuad est un dynamomètre électronique spécialement conçu pour mesurer la force des muscles extenseurs du genou et adapté aux patients très faibles. Le MyoQuad a été conçu pour être utilisé aussi bien à l’hôpital qu’à la maison ou dans une consultation de ville. L’idée est qu’il puisse s’accrocher à n’importe quel pied de lit médical, de chaise, un pied rond ou rectangulaire… Le dynamomètre, qui s’accroche d’un côté à un support fixe et de l’autre à la cheville du patient, est connecté en Bluetooth à un ordinateur, ce qui permet de visualiser en temps réel les mesures, via une application dédiée. Il est capable de détecter des variations de force de 10 g avec une précision de 50 g.
Fabriqué et distribué par les Ateliers Laumonier (contact@laumonier.fr).


MoviPlate – Un dispositif pour l’évaluation de la motricité distale du membre supérieur (breveté)
La MoviPlate est un instrument d’évaluation de la motricité des membres supérieurs particulièrement adapté aux patients non ambulants. Elle permet d’évaluer l’efficacité des thérapies sur la motricité distale des membres supérieurs dans le cadre des essais thérapeutiques.
Fabriqué et distribué par Valotec (contact@valotec.fr).

 

 

 

Protocoles et Publications dans lesquelles les MyoTools ont été utilisés

Parmi les outils développés par le Laboratoire, les dynamomètres MyoGrip et MyoPinch ont été diffusés et utilisés dans plusieurs études d’’histoire naturelle (DMD, SMA, GNE, IBM, CNM, MTM, LGMD, GSDIII) et essais thérapeutiques (Solid, Dynacure, Antisense, Généthon). Ils restent à l’heure actuelle les plus sensibles et précis sur le marché. Ils ont donné lieu à de nombreuses publications dont les plus emblématiques concernent la DMD (Servais et al, 2013; Seferian et al, 2015; Hogrel et al, 2016, 2020; Ricotti et al, 2016, 2019) et la SMA (Seferian et al, 2015; Chabanon et al, 2018; Querin et al, 2021; Annoussamy et al, 2021).

Formation MyoTools

Vous avez acquis l’un de nos dispositifs d’évaluation musculaire ? Une formation à leur utilisation par vidéoconférence ou sur place, ainsi qu’un manuel d’utilisation et une feuille de recueil de données vous sont proposés sur demande à myohelp@institut-myologie.org.

Contrôle qualité

Un contrôle qualité des données recueillies par les outils développés par le Laboratoire peut être effectué dans le cadre des protocoles de recherche clinique. L’enjeu est de pouvoir garantir la qualité des données collectées. Pour les MyoGrip, MyoPinch et Moviplate, un enregistrement des évaluations est possible à l’aide d’un logiciel dédié. Cela permet une relecture a posteriori des signaux enregistrés en cas de doute sur la fiabilité des résultats.

Données normatives-l’application MyoTools - MyoApp

Les données normatives sont obtenues à partir de données recueillies chez des enfants et des adultes en bonne santé. Des modèles prédictifs sont ensuite établis, permettant le calcul de la valeur normale attendue pour un individu en fonction de son âge, de sa taille, de son poids, de son sexe ou d’autres variables. A titre d’exemple, l’application ci-dessous permet de calculer rapidement la valeur prédite de la force mesurée avec des MyoTools.

 

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Évaluation du volume musculaire régionale par bio-impédancemétrie – ElecMyo

Nous développons de nouvelles approches reposant sur l’étude des propriétés électriques des tissus biologiques pour quantifier la masse musculaire régionale (par exemple la cuisse). Ces travaux impliquent le développement d’objets (ex : interface peau-électrode), de modèles in silico, et la collection de données chez des volontaires sains dans des contextes physiologiques variés (immobilisation, entrainement, …) et chez des patients souffrant de pathologies neuromusculaires ou à retentissement musculaire. Ces travaux sont réalisés en collaboration avec le laboratoire RMN de l’Institut de Myologie, le département de Neuro-Myologie, et le département de Médecine Interne de l’APHP-SU.

 

Echographie multiparamétrique des muscles locomoteurs et respiratoires – RespiMyo

Nous développons de nouvelles approches reposant sur l’échographie multiparamétrique pour la caractérisation de la structure et de la fonction du muscle. Ces travaux incluent notamment l’utilisation de l’imagerie onde plane ultra-rapide, l’imagerie de déformation, et l’élastographie par l’onde de cisaillement. Au sein de cette thématique, le projet grande ambition RespiMyo se concentre sur l’application de l’échographie multiparamétrique dans le diaphragme afin de proposer des alternatives spécifiques et non invasives pour l’évaluation de la dysfonction diaphragmatique associée à des pathologies neuromusculaires, respiratoires, ou celles induite par la ventilation mécanique en soins intensifs. Ces travaux sont réalisés en collaboration avec le laboratoire RMN de l’Institut de Myologie, le laboratoire BIOMAPS (Université Paris-Sud – CEA), le département R3S (Respiration, Réanimation, Réhabilitation, Sommeil) de l’APHP-SU, et le Centre Médical Universitaire Radboud-UMC aux Pays-Bas.

 

Autres méthodes et dispositifs développés au NeuPEL

MyoTone Test - Évaluation de la myotonie par modélisation de la courbe de relaxation de force

Le MyoTone Test a été développé en 2008 afin d’évaluer en moins de 10 min le temps de réaction, la force volontaire maximale de préhension et la myotonie après une contraction sous-maximale à 70% de la force volontaire maximale. La myotonie est estimée par modélisation par un logiciel supervisé.

Analyse de la marche par accélérométrie

L’analyse de la marche par accélérométrie est un outil prometteur dans l’étude des paramètres cliniques de la marche. En effet, cette technique est capable de fournir des informations utiles sur les caractéristiques (paramètres quantitatifs) de la marche chez l’homme sain ou atteint de pathologies neuromusculaires. Les enregistrements sont effectués avec un accéléromètre tri-dimensionnel qui enregistre tous les mouvements du centre de gravité au cours de la marche. Les analyses sont réalisées avec un logiciel développé au laboratoire qui permet le calcul des paramètre spatio-temporels de la marche sur les signaux accélérométriques.

Grip-ball - Balle connectée pour la mesure et la rééducation de la force de préhension (breveté)

La Grip-ball est un outil d’évaluation et de rééducation de la force de préhension palmaire utilisable par la personne elle-même par un simple mouvement de compression de la balle dans sa main. Elle se compose d’une balle en plastique souple, gonflable, étanche à l’air, dans laquelle sont intégrés un capteur de pression et de température, et une fonction de numérisation (Bluetooth). Les résultats peuvent être enregistrés et affichés sur le terminal local, puis transmis par la suite à un serveur. La Grip-Ball a été développée en partenariat avec l’Université de Technologie de Troyes.

ELAPS - Système de mesure d’EMG à haute résolution spatiale (breveté)

L’EMG à haute résolution spatiale, basé sur l’utilisation d’un système multi-électrodes combiné à une procédure de filtrage spatial, présente à l’heure actuelle le meilleur compromis entre la sélectivité de l’aiguille et la représentativité de l’électrode de surface classique. Le système permet la détection de l’activité d’une seule unité motrice (MU) de manière non invasive et permet la détermination de la vitesse de conduction de ces unités motrices. La distribution des vitesses de conduction est indirectement liée à la taille des fibres musculaires. En outre, l’EMG à haute résolution spatiale détecte les changements dans les activités électriques des MUs qui sont typiques de certaines pathologies neuromusculaires et neurologiques.

 

Évaluation de dispositifs d’assistance – AssistMyo

Nous évaluons la sécurité, la faisabilité, et l’efficacité à court et à long terme de dispositifs d’augmentation/compensation innovants chez des patients porteurs de pathologie neuromusculaire.

Les appareils d’assistance motorisés, regroupés sous le terme exosquelettes, ont un fort potentiel pour compenser la faiblesse musculaire et ainsi améliorer la mobilité et l’indépendance des patients, et ce en dehors du cadre de la réhabilitation.

 

 

 

 

Exercice et activité physique dans les pathologies neuromusculaires – ExMyo

Nous étudions les effets des interventions basées sur l’exercice sur la fonction neuromusculaire. Nous étudions également l’impact des troubles neuromusculaires sur l’activité physique quotidienne en fonction des pathologies et des variables cliniques. Nous utilisons des méthodes de quantification objective de l’activité physique telles que l’accélérométrie couplée à des approches innovantes en matière de traitement du signal.  Nous menons également des études prospectives pour évaluer les effets d’une augmentation de l’activité physique quotidienne et/ou de programmes d’exercices structurés (force et/ou endurance) chez les patients atteints de maladies neuromusculaires.

Les travaux actuels sont menés en collaboration avec le Département de Neuro-Myologie et le Département de Médecine Interne de l’APHP-SU. Les membres du laboratoire sont également largement impliqués dans l’élaboration des recommandations concernant l’activité physique et l’exercice dans les maladies neuromusculaires (MEDICOSPORT Santé).

 

Activités de diagnostic clinique

Grip Test -Test d’exercice non ischémique de l’avant-bras pour le dépistage de patients présentant une intolérance à l’effort

Le Grip Test est un test utilisé pour l’aide au diagnostic des pathologies musculaires métaboliques. Il consiste à évaluer la force de préhension maximale et à faire effectuer au patient un travail musculaire standardisé. Des prélèvements sanguins réguliers permettent l’analyse de plusieurs métabolites (notamment lactate et ammoniémie) dont la concentration sanguine doit changer du fait de l’effort effectué. L’analyse de l‘évolution des concentrations permet ainsi d’orienter le diagnostic.

Le Grip Test a été inventé en 1998 et mis en place en 2000 dans le service de Neuro-Myologie en remplacement du test dit “du garrot”, potentiellement douloureux, voire dangereux. Depuis, près de 2000 patients en ont bénéficié pour l’orientation de leur diagnostic. Plusieurs algorithmes diagnostiques ont été proposés pour la détection des glycogénoses et des dystrophies pseudo-métaboliques. Ainsi, le Grip Test permet la détection de la glycogénose 5 (GSD5, maladie de McArdle) avec une sensibilité de 100 % et une spécificité de 99.7% (Hogrel et al, 2015). L’hyperammoniémie est un critère fort en faveur d’un diagnostic de glycogénose (Hogrel et al, 2017) puisque, outre la GSD5, elle peut orienter vers un diagnostic d’autres glycogénoses (déficit en enzyme débranchant (AGL), phosphorylase-b kinase (PHKA1), phosphoglycerate kinase 1 (PGK1), phosphoglucomutase-1 (PGM1)). L’’analyse des CPK 24H après le test est également informative. Un Grip Test normal accompagné d’une augmentation significative de CPK à 24H (+300 UI/L) suggère une dystrophie pseudo-métabolique (principalement LGMD ou Becker). Ces travaux sont réalisés en collaboration avec le service de Neuro-Myologie APHP-SU.

 

Implication dans la recherche clinique

En collaboration étroite avec le département des essais clinique I-Motion Adultes, nous sommes impliqués dans de nombreuses études cliniques (histoires naturelles et essais thérapeutiques) en tant que promoteur ou centre investigateur pour des promoteurs externes, y compris des start-up et des petites et grandes sociétés pharmaceutiques.

 

 

 

Expertise et services

Activités de conseil

Le NeuPel exerce des activités de conseil auprès d’universitaires et d’industriels telles que la conception et le suivi d’études (moyens d’évaluation, outcomes, …).

Equipements et techniques disponibles

  • Electromyographie filaire (Digitimer) et sans fil (Delsys)
  • Capture et analyse du mouvement par centrales inertielles (Opale, APDM)
  • Dynamomètre isocinétique (Biodex)
  • Dynamométrie manuelle et stabilisée (MicroFet, Lafayette, QMT, dispositifs développés en interne)
  • Dépense métabolique-analyse des gaz respiratoires
  • Spirométrie et exploration de la force des muscles respiratoires
  • Stimulation électrique (Digitimer)
  • Stimulation magnétique (Magstim, bobine donut/8, bistim)
  • Echographe x 2 (Aixplorer, Supersonic Imagine)
  • Evaluation de l’activité physique quotidienne (Geneactiv, Actigraph; AX3, Axivity)
  • Plateforme de force (AMTI)
  • Rameur x 3

 

Brevets

Les approches innovantes développées par le NeuPel mènent régulièrement à des dépôts de brevets. A ce jour, une douzaine d’innovations ont déjà été brevetées.

 

Publications