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62 Les données de la littérature montrent des modifications structurales et fonctionnelles du tissu musculaire au cours du vieillissement. Ce phénomène, appelé sarcopénie, est caractérisé par un muscle âgé dont le volume, la masse protéique et les propriétés contractiles sont réduits, en association avec une infiltration lipidique. En outre, des changements de la typologie des fibres musclaires ont été décrits, avec une perte préférentielle des fibres de type II. L’ensemble de ces phénomènes conduit à une diminution de la force, des capacités de contraction et de la performance musculaire chez la personne âgée.
Parmi les nombreux facteurs responsables de la sarcopénie, l’un des facteurs déterminants serait une absence de récupération musculaire à la suite d’épisodes cataboliques (Dardevet et coll. 1995 ; Mosoni et coll. 1999). Ces pertes de masses non récupérées, répétées tout au long de la vie, pourraient résulter en une perte significative de masse musculaire et ainsi participer et/ou aggraver la sarcopénie : il s’agit du « catabolic crisis model » de la sarcopénie (English & Paddon-Jones 2010).
Les périodes d’immobilisation sont courantes au cours du vieillissement, qu’elles résultent d’une réduction générale de l’activité physique, d’un alitement à la suite d’une maladie, d’une hospitalisation etc. Cependant, l’effet de l’inactivité physique en tant que situation génératrice d’atrophie et les périodes de récupération musculaire faisant suite à ces périodes d’inactivité ont été assez peu étudiées chez la personne âgée.
L’objectif de notre travail porte sur l’étude des mécanismes responsables de l’atrophie musculaire induite par une période d’immobilisation au cours du vieillissement, et par la caractérisation de ces mécanismes au cours de la phase de récupération musculaire. Ce travail permet de comprendre l’un des mécanismes impliqués dans l’apparition et/ou l’aggravation de la sarcopénie (succession de pertes de masses non récupérées), et d’envisager des stratégies nutritionnelles afin de limiter ou prévenir cette perte de masse.
Le modèle d’immobilisation utilisé au cours de ce travail est le modèle d’immobilisation par plâtrage. Parmi les différents modèles d’immobilisation décrits dans la littérature, le plâtrage constitue le modèle non pathologique le plus adapté à nos objectifs. En effet, l’immobilisation par plâtrage est « réversible » et permet donc d’étudier les phases d’atrophie musculaire mais également les phases de récupération musculaire, ce qui est impossible dans les modèles d’immobilisation par dénervation. De plus, le plâtrage
Figure 40 : Schéma récapitulatif du travail des différentes expérimentations
Immobilisation Récupération
13% Caséine
13% Caséine + 4.45% Leucine libre 13% Lactosérum 13% Caséine + 13% Lactosérum 13% Caséine 13% Caséine 13% Caséine 13% Caséine
Protéolyse, régénération, apoptose musculaires Stress oxydant, inflammation intramusculaires
40 jours
8 jours
Immobilisation Récupération
40 jours
8 jours
Synthèse protéique, Protéolyse musculaires
Cible : métabolisme protéique musculaire
Mises en place de stratégies nutritionnelles adaptées
Mesures
Mesures
Publication 1
-. # #&
& #& # / 0 ( & 1 & ! & & #& 2 . # & &
& #& 3
Publication 2
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#& & #& 3 4& & ( & & #& 3 Régimes Régimes Valorisation Immobilisation Récupération 13% Caséine
13% Caséine + 4.45% Leucine libre 13% Lactosérum 13% Caséine + 13% Lactosérum 13% Caséine 13% Caséine 13% Caséine 13% Caséine
Protéolyse, régénération, apoptose musculaires Stress oxydant, inflammation intramusculaires
40 jours
8 jours
Immobilisation Récupération
40 jours
8 jours
Synthèse protéique, Protéolyse musculaires
Cible : métabolisme protéique musculaire
Mises en place de stratégies nutritionnelles adaptées
Mesures
Mesures
Publication 1
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#& & #& 3 4& & ( & & #& 3 Régimes Régimes Valorisation
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63 peut être réalisé de façon unilatérale sur l’une des deux pattes arrière (Figure 39), ce qui permet à l’animal d’être son propre témoin (Vazeille et coll. 2008), contrairement au modèle d’immobilisation par suspension du train arrière. Enfin, il s’agit du modèle d’inactivité physique le plus proche des situations d’immobilisation rencontrées le plus souvent chez l’homme.
Au cours de l’immobilisation, un ensemble de perturbations biochimiques et métaboliques sont responsables de l’atrophie. Un déséquilibre des balances protéique (synthèse protéique/protéolyse) et cellulaire (régénération musculaire/apoptose) induisent la perte de protéines et de cellules musculaires.
Au cours d’une première expérimentation, nous nous sommes intéressés à la compréhension de ces mécanismes à la suite d’une période d’immobilisation puis au cours de la période de récupération musculaire. L’objectif était de déceler d’éventuelles anomalies de ces différentes voies métaboliques afin de comprendre l’origine des pertes de masses non récupérées. Ce travail a permis de préciser l’impact de l’immobilisation sur la protéolyse, la régénération et l’apoptose dans les muscles de rats âgés immobilisés. Ces mêmes mécanismes étudiés au cours de la récupération ont permis d’expliquer l’absence de récupération musculaire liée à l’âge. Les perspectives de ce travail étaient 1/de préciser l’évolution de la synthèse protéique musculaire au cours de l’immobilisation et de la récupération (puisque notre travail laissait supposer qu’elle était altérée), et 2/ d’utiliser des composés nutritionnels comme levier de stimulation du métabolisme protéique (altéré au cours de l’immobilisation et seulement normalisé au cours de la récupération) afin d’induire un gain de masse musculaire (Figure 40).
Une deuxième expérimentation complémentaire de la première nous a permis de mettre en évidence une altération de la synthèse protéique musculaire au cours de l’immobilisation, et sa seule normalisation au cours de la phase de récupération. Nous avons donc tenté de moduler le métabolisme protéique musculaire par l’apport d’acides aminés spécifiques (leucine libre), de protéines particulières (lactosérum) ou de régimes particuliers (régimes hyperprotéinés). Ces différentes stratégies étaient connues pour leur effet anabolique sur le muscle, mais aucune n’avait encore été étudiée au cours de la récupération musculaire au cours du vieillissement (Figure 40).
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