Chapitre S14-P02-C10 00100
Biopsie nerveuse et musculaire
C10P02-S14-LAURENT MAGY ET JEAN-MICHEL VALLAT
Obtenir un fragment de nerf et/ou de muscle reste encore très utile, voire indispensable dans de nombreuses situations cliniques en neuro- logie. La biopsie doit toujours être pratiquée par un praticien habitué à ce geste, conditionnée dans un laboratoire où peut être réalisé l’ensemble des techniques nécessaires et interprétée par un pathologiste familier des affections des nerfs périphériques et des muscles. Les condi- tions minimales requises pour le conditionnement des biopsies de nerf et de muscle ont fait l’objet d’un texte de consensus français en 2010.
L’indication et la décision de réaliser ces prélèvements seront tou- jours discutées au cas par cas. En outre, les résultats obtenus doivent être interprétés en fonction des techniques réalisées, en tenant compte des données cliniques, électrophysiologiques, d’autres éventuels exa- mens complémentaires et selon le contexte, génétique ou non.
Biopsie nerveuse ou neuromusculaire
Aspects techniques
La biopsie nerveuse est pratiquée sous anesthésie locale. Il s’agit de prélever un fragment de nerf sensitif dans un territoire sensitif atteint cliniquement et/ou électrophysiologiquement. Selon les situations cliniques, l’un des nerfs sensitifs suivants sera examiné : sural, fibu- laire superficiel au membre inférieur, branche sensitive d’un nerf radial ou ulnaire au membre supérieur. Dans certains cas, surtout si une vascularite est suspectée, un fragment de muscle sera prélevé dans le même temps opératoire, le plus souvent au niveau du tiers inferieur
d’une jambe, (des fragments du nerf musculo-cutané et du muscle court péronier latéral).
L’échantillon de nerf obtenu est ensuite divisé en plusieurs frag- ments : l’un est inclus dans la paraffine, un autre dans une résine telle que l’Epon, après fixation dans le glutaraldéhyde, et un troisième est directement congelé pour des techniques spéciales : immunofluores- cence, recherche de clonalité cellulaire, extraction d’ADN, analyses biochimiques. Un quatrième fragment peut le cas échéant être utilisé pour la technique de fibres dissociées (teasing) et un autre, si une étude en immunocytochimie ultrastructurale est envisagée (marquage de protéines anormales tels des dépôts d’immunoglobulines, etc.), sera conditionné selon des techniques spécifiques qui permettent de préser- ver le maximum de sites antigéniques sans trop altérer les structures. Le tableau S14-P02-C10-I résume les différentes techniques pratiquées et les renseignements qu’elles sont susceptibles de fournir.
Il est indispensable que le prélèvement nerveux soit réalisé et condi- tionné dans un laboratoire spécialisé, entraîné à ces types d’analyses.
Néanmoins, quels que soient les endroits où ont été réalisés le prélève- ment et les fixations, les fragments (à l’exclusion du matériel congelé) peuvent être acheminés a posteriori vers un laboratoire compétent.
Il convient de mentionner que la biopsie nerveuse, lorsqu’elle concerne un nerf d’un membre inférieur, peut nécessiter une brève hospitalisation.
Elle est toujours suivie d’une hypo-esthésie dans le territoire du nerf biop- sié et parfois de paresthésies qui peuvent persister plusieurs mois, pour habituellement ensuite disparaître. Des séquelles sensitives sont possibles mais rares, probablement de l’ordre de 5 à 10 % chez des sujets souffrant souvent déjà avant la biopsie de troubles sensitifs subjectifs et objectifs.
Principales indications et résultats attendus
Il est impossible de résumer en quelques lignes les indications de la biopsie nerveuse, quelques grands principes sont résumés dans la figure S14-P02-C10-1. Schématiquement, cet examen est utile s’il contribue à identifier une neuropathie curable ou s’il peut préciser le
Tableau S14-P02-C10-I Biopsie nerveuse : aspect techniques et résultats.
Fixation du tissu Technique d’inclusion/marquage Renseignements attendus/structures étudiées Formol 10 % Paraffine/coloration (par exemple, hématéine-éosine) Tissu interstitiel
– vascularite – infiltrats cellulaires – dépôts
Tampon-glutaraldéhyde Résine (Epon)
– coupes semi-fines (coloration, par exemple bleu toluidine) Fibres myélinisées, gaines de myéline, tissu interstitiel (endonèvre)
– coupes ultrafines (microscopie électronique) Fibres myélinisées, gaines de myéline, fibres amyéliniques, autres composants tissulaires
London Resine White (microscopie électronique : immunopathologie) Caractérisation de dépôts (par exemple, immunoglobulines)
Teasing Fibres myélinisées (démyélinisation, remyélinisation, atteinte
axonale)
Congélation (isopentane) Immunopathologie Idem paraffine
Dépôts (immunoglobulines, amylose) Immunotypage d’infiltrats cellulaires
Autres Analyses biochimiques
Clonalité d’infiltrats cellulaires (lymphomes)
Matériel frais Vibratome Immunopathologie
mécanisme d’une neuropathie et influencer la prise en charge ulté- rieure, que ce soit sur le plan thérapeutique ou aussi de l’information génétique. L’indication est toujours discutée et décidée au cas par cas.
L’analyse de la biopsie permettra en premier lieu, de confirmer le type lésionnel de la neuropathie, parfois suspecté par l’étude électrophy- siologique : axonal et/ou démyélinisant. C’est sur les coupes semi-fines et en microscopie électronique que seront étudiés ces aspects.
Une atteinte axonale aiguë se caractérise par la transformation d’axones en débris myéliniques et axonaux (« ovoïdes ») à laquelle succé- dera une raréfaction axonale. Ces aspects sont par exemple rencontrés au cours des polyneuropathies alcooliques, carentielles, la plupart des neuropathies toxiques, des vascularites. La perte axonale qui en résulte correspond à une atteinte axonale chronique qui, en fonction de la cause de la neuropathie, est associée à des aspects lésionnels attestant d’une ten- dance à la régénérescence sous forme de bouquets d’axones souvent incomplètement myélinisés. L’électrophysiologie n’étudie que les axones myélinisés de grand diamètre, l’état des petites fibres myélinisées et amyéliniques ne pouvant être objectivement apprécié que par l’étude d’une biopsie nerveuse en microscopie optique et surtout électronique.
Les lésions démyélinisantes peuvent être segmentaires au cours des polyneuropathies dysimmunes ou diffuses et homogènes s’il s’agit d’une neuropathie héréditaire. Elles se caractérisent par l’absence de gaines de myéline autour de certains axones et par des gaines de myéline trop fines par rapport à leur diamètre axonal témoignant de fibres remyélinisées.
Parfois, se rencontrent des aspects de bulbes d’oignons témoignant de proliférations schwaniennes autour des axones. Toute neuropathie démyélinisante chronique finit par être responsable d’une raréfaction axonale qui s’accompagne souvent de bouquets de régénérescence.
Le tissu interstitiel sera principalement étudié sur le tissu inclus en paraffine et coloré, par exemple, à l’hématéine-éosine. Il pourra être modifié au niveau de l’endonèvre, du périnèvre et de l’épinèvre. Les artérioles de taille variable et les capillaires endoneuraux sont suscep- tibles d’être modifiés : lésions inflammatoires associées ou non à une nécrose des parois, micro-angiopathie par épaississement des parois des capillaires endoneuraux. Une prolifération du tissu conjonctif inter- stitiel, parfois un œdème endoneural sont discutés, mais difficiles à quantifier. Des dépôts d’immunoglobulines, de substance amyloïde
sont parfois détectés et seront précisés quant à leur nature exacte par des études immunohistochimiques en microscopie optique et éven- tuellement ultrastructurale.
La biopsie nerveuse peut s’avérer très utile pour certaines causes (Figure S14-P02-C10-2).
Dans un contexte de neuropathie considérée comme acquise, la biopsie nerveuse est pratiquée en priorité dans les indications suivantes :
– mononeuropathie multiple, à la recherche d’une vascularite ; – neuropathie étiquetée « axonale » d’étiologie apparemment indéter- minée qui pourrait être une polyradiculonévrite inflammatoire démyéli- nisante chronique (PIDC) atypique ; le caractère chronique (évolution
> 3 mois) et ancien d’une telle neuropathie peut expliquer l’atteinte et la perte axonale susceptible de masquer des lésions initiales démyélinisantes et la méconnaissance d’une neuropathie curable du fait que les autres examens complémentaires n’ont pu affirmer la PIDC. Les lésions obser- vées associent des cellules inflammatoires parfois difficiles à repérer lors d’un simple examen en microscopie optique, à des lésions de démyélini- sation segmentaire caractérisée par des gaines de myéline trop fines et souvent une prolifération schwanienne en bulbes d’oignon bien visibles à l’examen en microscopie électronique. Les aspects les plus typiques sont représentés par une démyélinisation d’origine macrophagique. Par- fois, c’est la non-réponse au traitement d’une PIDC qui peut conduire à rechercher un diagnostic alternatif comme par exemple un lymphome, une amylose, un syndrome POEMS (polyneuropathie, organomégalie, endocrinopathie, protéine monoclonale, modifications cutanées [skin]) ; – suspicion d’envahissement des nerfs par un processus lymphoma- teux ou par une gammapathie monoclonale. La confirmation de la pré- sence de cellules malignes, de dépôts d’immunoglobuline dans les gaines de myéline et/ou dans l’endonèvre, parfois de plusieurs processus asso- ciés ne peut être obtenue que par la biopsie nerveuse, dont les résultats pourront donc être déterminants pour décider de certains traitements spécifiques en particulier dans le contexte d’une hémopathie maligne ;
– évolution atypique d’une neuropathie ou discordance entre l’étio- logie supposée et le phénotype clinique qui conduira à poser l’indica- tion de la biopsie.
Plus rarement, la biopsie nerveuse peut contribuer à l’orientation diagnostique d’une neuropathie héréditaire telle que certaines formes Figure S14-P02-C10-1 Résumé des principales indications de la biopsie nerveuse. Un catalogue des indications de la biopsie
nerveuse est impossible à résumer. On trouvera ici plutôt un algorithme décisionnel en fonction de situations cliniques pra- tiques. ENMG : électroneuromyogramme ; LCR : liquide cérébrorachidien ; PIDC : polyradiculonévrite inflammatoire démyéli- nisante chronique.
Neuropathie périphérique
Non
Pas de biopsie nerveuse (1)
(1) Dans ces cas, une biopsie nerveuse peut toutefois être envisagée si : – l’évolution est atypique – la maladie ne répond pas à un traitement réputé efficace Diagnostic étiologique posé d’après les examens suivants :
– anamnèse – ENMG
– analyses biologiques sanguines – analyse du LCR
– imagerie
– génétique moléculaire La biopsie nerveuse peut être envisagée dans les situations suivantes (liste non exhaustive) :
– aggravation rapide (moins de 6 mois-1 an) – mononeuropathie multiple (suspicion de vascularite)
– un lien entre une gammapathie monoclonale et la neuropathie est suspecté mais pas prouvé
– une PIDC est suspectée mais pas prouvée par les autres investigations – une neuropathie amyloïde est suspectée mais pas démontrée par les autres
investigations
– une neuropathie héréditaire est suspectée mais non prouvée génétiquement – une tumeur nerveuse est suspectée
Oui
de maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) ou de maladies de sur- charge, lorsque le cas est sporadique ou quand les analyses géné- tiques moléculaires ne sont pas contributives. C’est ainsi que des anomalies de la compaction myélinique feront suspecter une muta- tion du gène MPZ (codant la protéine P0) ; des aspects anormaux des mitochondries, des mutations des gènes MFN2 ou GDAP1 ; des proliférations microfilamentaires intra-axonales, des mutations de NEFL ; une accumulation anormale de matériel dans les espaces adaxonaux, une mutation de NDRG1 ; une amyélinisation une ano- malie du gène KROX20/EGR2, etc. Ces quelques exemples sou- lignent, dans certaines indications, l’intérêt de l’examen en microscopie électronique.
De même, la constatation de lésions caractéristiques permettra d’évo- quer, et éventuellement de confirmer par d’autres techniques, de rares neuropathies génétiquement déterminées, telles qu’une neuropathie à axones géants, une dystrophie neuro-axonale, une adrénomyéloneuro- pathie, etc.
Biopsie musculaire
Aspects techniques
La biopsie musculaire est pratiquée le plus souvent sous anesthésie locale. Selon les circonstances cliniques, un muscle, le plus souvent
proximal (deltoïde au membre supérieur, quadriceps au membre inférieur) est prélevé. Dans certains cas, une imagerie préalable (tomodensitométrie ou IRM) pourra guider le geste, surtout pour éviter un territoire où l’amyotrophie est trop importante. Enfin, dans certaines circonstances particulières (myopathies distales par exemple), d’autres muscles peuvent être prélevés. Le plus souvent, la biopsie est pratiquée « à ciel ouvert » avec une incision cutanée de quelques centimètres. Certains centres optent pour la biopsie à l’aiguille, qui a l’inconvénient d’être pratiquée à l’aveugle et de ne permettre l’analyse que de petits prélèvements, ce qui fait courir le risque de passer à côté de certaines lésions focales. L’échantillon de muscle obtenu est divisé en plusieurs fragments. L’un est générale- ment inclus en paraffine (après fixation usuelle) et coloré pour ana- lyse morphologique. Un autre est congelé pour les principales analyses histochimiques et histo-enzymologiques (Tableaux S14- P02-C10-II et S14-P02-C10-III). Ce fragment sera également utilisé pour les analyses immunohistochimiques (antigène leucocytaire humain [HLA] de classe I et C5b9 pour les myopathies inflamma- toires, protéines du complexe membranaire pour les dystrophies, autres marquages pour les myopathies myofibrillaires) ; il pourra aussi être utilisé pour réaliser des études en Western-blot et des ana- lyses génétiques. Un troisième fragment sera fixé au glutaraldéhyde et inclus en résine pour étude en coupes semi-fines et en microscopie électronique si nécessaire.
Figure S14-P02-C10-2 Quelques exemples de lésions nerveuses et musculaires a) Aspect typique de vascularite nécrosante chez une patiente de 49 ans présentant une mononeuropathie multiple. Nerf musculo-cutané gauche. Coupe transversale, inclu- sion en paraffine, coloration hématéine-éosine. b) Deux fibres nerveuses myélinisées sont ici caractérisées par une décompac- tions myélinique typique d’un syndrome POEMS (polyneuropathie, organomégalie, endocrinopathie, protéine monoclonale, modifications cutanées [skin]). Nerf sural, micrographie électronique. c) Infiltrats inflammatoires profus, grande inégalité de taille des fibres et présence de fibres musculaires contenant des vacuoles bordées. Aspects typiques d’une myosite à inclusion. Mus- cle deltoïde gauche. Coupe transversale en congélation, coloration hématéine-éosine. d) Aspects typiques d’une myopathie à bâtonnets chez une jeune fille de 17 ans présentant un tableau de douleurs musculaires et de rétractions tendineuses. Muscle deltoïde, micrographie électronique.
Principales indications et résultats attendus
Lorsque la biopsie musculaire est pratiquée en même temps que la biopsie nerveuse, on en attend généralement une amélioration du ren- dement diagnostique, notamment pour certaines pathologies du tissu interstitiel au cours desquelles le muscle et le nerf peuvent être touchés de façon concomitante : vascularites, amylose, sarcoïdose, infiltrats lymphomateux. L’analyse des fibres musculaires montre habituelle- ment une atrophie neurogène dont l’importance sera fonction de l’importance de la perte axonale et de son ancienneté.
Lorsque la biopsie musculaire est pratiquée isolément, ses indica- tions peuvent être multiples mais se discutent schématiquement dans
4 situations principales qui peuvent bien sûr s’intriquer : déficit moteur d’origine supposée musculaire, myalgies, intolérance à l’effort et hyperCKémie. Dans certains cas, la biopsie musculaire pourra être évitée, et une analyse génétique directement effectuée : phénotype cli- nique évident (par exemple, dystrophie facio-scapulo-humérale), iden- tification moléculaire déjà réalisée chez un apparenté.
Malgré son caractère focal, la biopsie musculaire permet, dans de nombreux cas, de confirmer une maladie musculaire, d’une part, et de fournir directement le diagnostic, d’autre part, ou, dans certains cas, contribue à l’orientation étiologique. Le premier niveau d’analyse consiste souvent à distinguer les pathologies acquises, myopathies inflammatoires principalement, des pathologies héréditaires, dystro- phiques et autres, même si des pièges diagnostiques rendent parfois l’interprétation difficile (composante inflammatoire d’une dystrophie, aspect pseudo-dystrophique d’une myopathie nécrosante acquise).
Les myosites sont habituellement caractérisées par la présence de fibres nécrotiques coexistant avec des fibres d’aspect normal, et d’autres qui sont en voie d’envahissement par des cellules inflamma- toires comme dans les polymyosites. Dans cette pathologie de l’adulte, les infiltrats inflammatoires sont généralement composés de lympho- cytes T CD8+ mis en évidence par des marquages à l’aide d’anticorps spécifiques. De façon précoce et assez constante, on observe une expression membranaire anormale du complexe HLA de classe I par les cellules musculaire. Au cours des dermatomyosites, outre la présence d’infiltrats inflammatoires, principalement observés dans les régions périvasculaires, on observe habituellement sur les capillaires, des dépôts du complexe d’attaque membranaire C5B9. Les phénomènes ischémiques dus à l’atteinte des capillaires, sont fréquemment à l’ori- gine de la classique atrophie périfasciculaire. Au cours des myosites à inclusions, qui se rencontrent plutôt chez l’homme après 50 ans, les anomalies les plus spécifiques sont représentées par la présence de vacuoles bordées dans le cytoplasme de cellules musculaires normales ou atrophiques. En microscopie électronique, ces vacuoles corres- pondent à des inclusions tubulofilamentaires permettant d’affirmer le diagnostic. En outre, comme dans les polymyosites, sont rencontrés des infiltrats de macrophages et de lymphocytes T CD8+. D’indivi- dualisation plus récente, certaines myopathies nécrosantes sont d’un point de vue histologique, caractérisées par la présence de fibres nécro- tiques souvent isolées mais rarement associées à des infiltrats inflam- matoires, si bien qu’un processus dystrophique est souvent évoqué en première intention. C’est l’association à des signes systémiques, et sur- tout la présence de certains auto-anticorps, qui permettront d’évoquer ou confirmer le diagnostic.
Au cours des maladies musculaires héréditaires, la grande variété des anomalies rencontrées est telle que leur description exhaustive ne peut pas être abordée ici. Signalons que, lors des dystrophies musculaires, les anomalies rencontrées sont relativement peu spécifiques. Ceci donne toute sa valeur aux immunomarquages membranaires qui sont généra- lement réalisés à l’aide d’un très large un panel d’anticorps spécifiques des différents composants du sarcolemme.
Conclusion
Qu’il s’agisse d’un prélèvement de nerf ou de muscle, le caractère relativement invasif du geste justifie d’accorder le plus grand soin au choix des indications et aux différents traitements que doit subir le prélèvement. Quand les conditions optimales sont réunies, l’analyse histologique permettra d’affirmer ou confirmer un diagnostic. Tou- tefois, dans de nombreux cas, la biopsie nerveuse ou musculaire constituera une pièce supplémentaire à interpréter dans un contexte clinique bien défini. C’est dire l’importance d’une collaboration étroite entre cliniciens et pathologistes dans l’approche des maladies neuromusculaire.
Tableau S14-P02-C10-II Biopsie musculaire : colorations biochimiques et résultats obtenus.
Coloration Structures analysées/résultats attendus Hématéine-éosine Aspect des fibres musculaires : atrophie,
hypertrophie, nécrose, régénération, segmentation, inclusions…
Localisation des noyaux
Aspect des vaisseaux et du tissu conjonctif (infiltrats, dépôts)
Trichrome de Gomori
Aspect des fibres musculaires
Accumulation de mitochondries (fibres rouges déchiquetées), inclusions, agrégats Tissu interstitiel
PAS (periodic acid Schiff)
Accumulation de glycogène (vacuolaire ou diffuse) : glycogénoses
Noir Soudan Inclusions lipidiques (intracellulaires) : lipidoses Rouge Congo Dépôts d’amylose (le plus souvent extracellulaires)
Tableau S14-P02-C10-III Biopsie musculaire : études histo-enzymolo- giques et résultats obtenus.
Réaction
enzymatique Structures analysées/résultats attendus ATPases (3 pH) Différenciation des types de fibres (I, IIa, IIb, IIc)
Anomalies de répartition (prédominance, regroupement)
Atrophie sélective de certains types de fibres Ménadione Identification des fibres de type II
Mise en évidence de corps réducteurs Phosphatase acide Mise en évidence des lysosomes
Accumulation dans des vacuoles autophagiques (maladie de Pompe) ou dans le tissu interstitiel Myophosphorylase Déficit dans les fibres musculaires (maladie
de McArdle)
NADH Analyse du complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale
Anomalies architecturales des fibres musculaires : anomalies de la répartition ou accumulations (agrégats)
Cytochrome C oxydase (COX)
Analyse du complexe IV de la chaîne respiratoire mitochondriale
Fibres COX-négatives suggestives de cytopathies mitochondriales
Succinyl déshydrogénase (SDH)
Analyse du complexe II de la chaîne respiratoire mitochondriale
Accumulation dans les fibres COX-négatives (maladies mitochondriales). Intérêt du co-marquage COX/SDH
Diminution (agrégats tubulaires) NADH : nicotinamide-adénine-dinucléotide hydrogéné.
Bibliographie
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4. VALLAT JM, FUNALOT B, MAGY L. Nerve biopsy: requirements for diagnosis and clinical value. Acta Neuropathol, 2011, 121 : 313-326.
Toute référence à cet article doit porter la mention : Magy L, Vallat JM. Biopsie nerveuse et musculaire. In : L Guillevin, L Mouthon, H Lévesque. Traité de médecine, 5e éd. Paris, TdM Éditions, 2019-S14-P02-C10 : 1-5.
