Contexte académique

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie musculaire génétique et la forme la plus courante de dystrophie musculaire au Japon. La DMD est causée par une mutation du gène de la dystrophine sur le chromosome X, entraînant une absence ou un défaut de la protéine dystrophine dans les fibres musculaires, ce qui déclenche une cascade d’événements complexes tels qu’une augmentation de la perméabilité membranaire des fibres musculaires, un afflux de calcium, la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et la nécrose cellulaire. La dégénérescence musculaire chronique entraîne une accumulation persistante de cellules inflammatoires, aggravant ainsi la progression de la maladie. Actuellement, le diagnostic de la DMD repose principalement sur l’examen physique, les antécédents familiaux et les tests de laboratoire, et des techniques de diagnostic moléculaire telles que les microarrays et les biopsies musculaires sont également largement utilisées. Cependant, les mécanismes physiopathologiques de la DMD sont complexes, impliquant l’inflammation, la dysfonction mitochondriale et la dysrégulation de l’état redox, ce qui fait de l’évaluation non invasive de l’inflammation locale et de l’état redox des patients atteints de DMD un sujet de recherche important.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil essentiel pour évaluer la progression des maladies musculaires, et l’IRM pondérée en T2 traditionnelle peut évaluer l’inflammation et la dystrophie musculaire en mesurant l’augmentation de la teneur en eau des muscles. Cependant, l’état redox de la DMD n’a pas encore été évalué de manière non invasive au cours de la progression de la maladie. L’IRM de polarisation dynamique nucléaire (DNP-MRI) est une technique d’imagerie non invasive émergente qui permet d’évaluer l’état redox des tissus en surveillant la distribution de sondes redox. Cette étude vise à utiliser la technologie DNP-MRI pour évaluer l’état redox des muscles squelettiques de souris modèles de DMD (souris mdx) et à explorer sa valeur dans l’évaluation de l’inflammation locale.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Hinako Eto, Masaharu Murata, Takahito Kawano, Yoko Tachibana, Abdelazim Elsayed Elhelaly, Yoshifumi Noda, Hiroki Kato, Masayuki Matsuo et Fuminori Hyodo, issus d’institutions telles que l’Université de Kyushu, l’Université de Gifu et l’Université de Suez Canal. L’article a été publié en 2024 dans la revue npj Imaging sous le titre Evaluation of the Redox Alteration in Duchenne Muscular Dystrophy Model Mice Using In Vivo DNP-MRI.

Processus et résultats de la recherche

Processus de recherche

1. Imagerie DNP-MRI
   L’étude a d’abord utilisé la technologie DNP-MRI pour imager l’état redox des muscles squelettiques des souris mdx. Des souris mdx âgées de 5, 9 et 12 semaines ainsi que des souris normales ont été sélectionnées comme groupe témoin. Une sonde redox, le carbamoyl-proxyl (CMP), a été injectée par voie intramusculaire, et des images DNP-MRI ont été acquises à différents moments (2, 4, 7, 10 et 13 minutes). En analysant le taux de décroissance des radicaux CMP, l’état redox des muscles squelettiques des souris a été évalué.

2. Évaluation de l’absorption vasculaire de la sonde CMP
   Pour vérifier si le taux de décroissance de la sonde CMP était affecté par l’absorption vasculaire, l’étude a comparé les concentrations plasmatiques de la sonde CMP chez les souris mdx et les souris normales 10 minutes après l’injection. Les résultats ont montré qu’il n’y avait pas de différence significative dans les concentrations plasmatiques de CMP entre les deux groupes, indiquant que le taux de décroissance de la sonde CMP était principalement influencé par les réactions redox plutôt que par l’absorption vasculaire.

3. Évaluation pathologique
   L’étude a évalué les marqueurs de lésions musculaires (tels que la glutamic oxaloacetic transaminase (GOT), la créatine phosphokinase (CPK) et la lactate déshydrogénase (LDH)) dans le sang des souris mdx. Les résultats ont montré que les concentrations de ces marqueurs étaient significativement plus élevées chez les souris mdx que chez les souris normales, indiquant que leurs fibres musculaires étaient endommagées. De plus, l’examen histopathologique (coloration à l’hématoxyline-éosine et trichrome de Masson) a révélé que les fibres musculaires des souris mdx présentaient des nécroses focales et des phénomènes de régénération, accompagnés d’une infiltration de cellules inflammatoires.

4. Évaluation de la fonction mitochondriale
   La coloration à la succinate déshydrogénase (SDH) et à la cytochrome c oxydase (COX) a été utilisée pour évaluer l’activité enzymatique mitochondriale dans les fibres musculaires des souris mdx et normales. Les résultats ont montré que les fibres musculaires nécrotiques des souris mdx étaient négatives pour la SDH mais positives pour la COX, indiquant une altération de la fonction mitochondriale.

5. Évaluation de la production de ROS
   La coloration immunofluorescente a été utilisée pour détecter l’infiltration de macrophages matures dans les muscles squelettiques des souris mdx, et le colorant fluorescent dihydroéthidium (DHE) a été utilisé pour détecter la production de ROS. Les résultats ont montré que l’infiltration de macrophages et la production de ROS étaient significativement augmentées dans les zones de nécrose des fibres musculaires des souris mdx.

6. Évaluation in vitro de la réaction de réduction des radicaux CMP
   L’étude a également évalué in vitro l’effet du nombre de macrophages et de la concentration mitochondriale sur le taux de réduction des radicaux CMP. Les résultats ont montré que le taux de réduction des radicaux CMP augmentait linéairement avec l’augmentation du nombre de macrophages et de la concentration mitochondriale.

Principaux résultats

1. Résultats de l’imagerie DNP-MRI
   L’imagerie DNP-MRI a montré que le taux de décroissance des radicaux CMP était significativement plus élevé chez les souris mdx que chez les souris normales, indiquant que l’état redox de leurs muscles squelettiques était altéré. Ce résultat est cohérent avec les caractéristiques pathologiques de l’inflammation musculaire chez les souris mdx.

2. Résultats de l’évaluation pathologique
   Les tests biochimiques sanguins et l’examen histopathologique ont montré que les fibres musculaires des souris mdx présentaient des lésions et des phénomènes de régénération marqués, accompagnés d’une infiltration de cellules inflammatoires. L’évaluation de la fonction mitochondriale a en outre confirmé que la fonction mitochondriale était altérée dans les fibres musculaires des souris mdx.

3. Résultats de l’évaluation de la production de ROS
   La coloration immunofluorescente a montré que l’infiltration de macrophages et la production de ROS étaient significativement augmentées dans les zones de nécrose des fibres musculaires des souris mdx, indiquant que la réponse inflammatoire jouait un rôle important dans les lésions musculaires des souris mdx.

4. Résultats des expériences in vitro
   Les expériences in vitro ont montré que l’augmentation du nombre de macrophages et de la concentration mitochondriale accélérait la réaction de réduction des radicaux CMP. Cependant, chez les souris mdx, bien que la concentration mitochondriale soit réduite, le taux de réduction des radicaux CMP augmentait toujours significativement en raison de l’infiltration de macrophages et de la production accrue de ROS.

Conclusion et signification

Cette étude a utilisé la technologie DNP-MRI pour évaluer de manière non invasive l’état redox des muscles squelettiques de souris modèles de DMD (souris mdx) et a constaté que le taux de décroissance des radicaux CMP était significativement plus élevé chez les souris mdx que chez les souris normales. Ce résultat indique que la technologie DNP-MRI peut évaluer efficacement l’inflammation locale et l’état redox des souris modèles de DMD. De plus, l’étude a révélé que l’infiltration de macrophages et la production de ROS jouaient un rôle important dans les lésions musculaires des souris mdx, tandis que la dysfonction mitochondriale exacerbait davantage la dysrégulation de l’état redox.

La valeur scientifique de cette étude réside dans le fait qu’elle est la première à utiliser la technologie DNP-MRI pour évaluer de manière non invasive l’état redox des souris modèles de DMD, fournissant ainsi un nouvel outil pour la recherche sur les mécanismes pathologiques de la DMD. De plus, les résultats de l’étude suggèrent que la technologie DNP-MRI peut être utilisée pour évaluer l’inflammation locale et l’état redox des patients atteints de DMD, offrant ainsi une base importante pour le diagnostic précoce et l’élaboration de stratégies thérapeutiques.

Points forts de la recherche

1. Technique d’imagerie non invasive : Cette étude est la première à utiliser la technologie DNP-MRI pour évaluer de manière non invasive l’état redox des souris modèles de DMD, fournissant un nouvel outil pour la recherche sur les mécanismes pathologiques de la DMD.
2. Évaluation de l’inflammation locale : Les résultats montrent que la technologie DNP-MRI peut évaluer efficacement l’inflammation locale et l’état redox des souris modèles de DMD, offrant une base importante pour le diagnostic précoce et l’élaboration de stratégies thérapeutiques.
3. Rôle des macrophages et des ROS : L’étude a révélé que l’infiltration de macrophages et la production de ROS jouaient un rôle important dans les lésions musculaires des souris mdx, approfondissant ainsi la compréhension des mécanismes pathologiques de la DMD.

Autres informations utiles

Cette étude a également exploré le rôle de la fonction mitochondriale dans la réaction de réduction des radicaux CMP, constatant que, bien que la fonction mitochondriale soit altérée chez les souris mdx, le taux de réduction des radicaux CMP augmentait toujours significativement en raison de l’infiltration de macrophages et de la production accrue de ROS. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les mécanismes pathologiques de la DMD.