Techniques de comptage des unités motrices : Intérêts et résultats

Techniques de comptage des unités motrices : Intérêts et résultats
dans les maladies du motoneurone F.C. Wang (BE) N. Le Forestier, P. Gerard, J.C. Willer, V. Meininger, D. Dive, A. Maertens de Noordhout, P. Bouche Once again, thank you Mark to allow me this participation to the second international symposium on MUNE and QEMG. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Buts de la réunion Rendre compte de mon activité, depuis environ 3 ans
Vous convaincre qu’il y a un intérêt à continuer Rappel sur les techniques de comptage Résultats sur le point d’être publiés Résultats en cours Conclusions The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Unité motrice Estimation du Nombre d’Unités Motrices : ENUM
Liège, 2004

Principe fondamental 2 étapes
1. Estimation de la taille moyenne des unités motrices Echantillon de unités motrices twitch potentiel d’unité motrice 2. Mesure de la réponse M ou twitch supramaximal ENUM = 2 : 1 Paris, 2003

MUNE Techniques Techniques d’ENUM avec stimulation nerveuse
Stimulation incrémentale (McComas et al., 1971) Technique originale (McComas et al., 1971) Stim. en des points multiples (Brown et Milner-Brown, 1976) Technique adaptée de stimulation en des points multiples (Kadrie et al., 1976 ; Wang et Delwaide, 1995) Technique des réponses M (Feasby et Brown, 1974) Microstimulation intraneurale (Arasaki et Tamaki, 1998) Méthode statistique (Daube, 1988) Méthode probabilistique MUESA (Slawnych et al., 1996) Techniques d’ENUM avec contraction volontaire Spike Triggered Averaging (Nandedkar et Barkhaus, 1987; Brown et al., 1988; Bromberg, 1993) EMG rectifié et intégré (Petajan, 2003) Index du nombre d’unités motrices (MUNIX) (Nandedkar et al., 2003) Liège, 2004

Stimulation incrémentale
Techniques d’ENUM avec stimulation Stimulation incrémentale (McComas et al., 1971) Technique originale (McComas et al., 1971) 1 point de stimulation 10 incréments Stimulation nerveuse percutanée Courte durée de stimulation = 0,05 ms Faible intensité augmentée graduellement par incréments de 0,1 mA Activation individuelle et séquentielle des axones moteurs Liège, 2004

Alternation Liège, 2004

Liège, 2004 3 mA UM1 Stimulation incrémentale Alternation

Liège, 2004 5 mA UM1+UM2 Stimulation incrémentale Alternation

Liège, 2004 6 mA UM1+UM2+UM3 Stimulation incrémentale Alternation

Liège, 2004 6 mA UM1+UM2+UM4 Stimulation incrémentale Alternation

Liège, 2004 6 mA UM1+UM2+UM3+UM4 Stimulation incrémentale Alternation

Liège, 2004 9 mA UM1+UM2+UM3+UM4+UM5 Stimulation incrémentale Alternation 5 UM recrutées successivement par la stimulation incrémentale mais, 6 réponses M distinctes Sous-estimation de la taille moyenne des PUM Surestimation de l’ENUM

2 3 4 1 TASPM Techniques d’ENUM avec stimulation Stimulation incrémentale (McComas et al., 1971) Technique originale (McComas et al., 1971) 1 point de stimulation 10 incréments Stimulation en des Points Multiples (Brown et Milner-Brown, 1976) 10 points distincts de stimulation 1 incrément/site Technique Adaptée de SPM (Kadrie et al., 1976 ; Wang et Delwaide, 1995) 3-5 points distincts de stimulation 2-3 incréments/site Liège, 2004

Fondée sur l’alternation de l’excitabilité axonale
Méthode statistique Réponse M max. Fondée sur l’alternation de l’excitabilité axonale Réponses M sous-max. train de stimuli à intensité sous-maximale Si: - distribution de type Poisson de la taille des réponses M sous-max. - toutes les UM sont de taille identique Variance = Moyenne Distribution de la taille des réponses M sous-max. variance de la réponse M Taille d’1 PUM = réponse M moyenne-réponse M min. Liège, 2004

Validité de l'ENUM Reproductibilité des résultats d’ENUM
Comparaison de l’ENUM avec l’estimation anatomique du nombre d’UM Liège, 2004

Reproductibilité Technique Muscle(s) r CV (%) Sujets sains SLA
Incrémentale Brown & Jaatoul, 1974 : Thénariens & extensor digitorum brevis ± 15 Spike Triggered Averaging Bromberg, 1993 : Biceps brachialis 0,07 0,54 45 33 SPM Felice, 1995 : Thénariens 0,85 0,99 17 10 TASPM Wang & Delwaide, 1995 : Wang & Delwaide, 1998 : Thénariens Thénariens 0,95 0,97 4 Méthode statistique Olney et al., 2000 : Lomen-Hoerth & Olnay, 2001 : Hypothénariens Hypothénariens 0,84 19 7 Liège, 2004

ENUM vs compatge anatomique
Muscle(s)/espèces Technique Nombre d’UM Soleus/rat (Eisen et al., 1974) Anatomique Incrémentale 30 31 Extensor digitorum brevis/singe (Peyronnard & Lamarre, 1977) 153 120 Medial gastrocnemius/souris (Arasaki et al., 1997) SPM 103 93 Thénariens/homme (Lee et al., 1975) Spike Triggered Averaging 203 167 Liège, 2004

Valeurs normatives Muscle court extenseur des orteils = 154 UM (moyenne de 11 études avec 6 méthodes distinctes) Muscles thénariens innervés par le nerf médian = 229 UM (moyenne de 22 études avec 7 méthodes distinctes) Liège, 2004

ENUM dans la SLA : sensibilité
177 muscles thénariens > 60 ans < 60 ans Limite inf. de la normale Nombre de muscles ENUM Turnbull et al., 2003 Liège, 2004

MUNE Mois Wang et al., 2003 -72%/1 an Dantes & McComas, 1991 Liège, 2004

Pour apprécier l’évolutivité de la SLA, l’ENUM est probablement plus sensible que les mesures de force, d’amplitude des réponses M, de la force vitale forcée ou de l’échelle d’Apple. Felice, 1997 La réinnervation collatérale est probablement longtemps capable de compenser les effets de la perte d’UM Liège, 2004

ENUM dans la SLA : réinnervation
70 100 1000 3 10 300 Taille moyenne des PUM (µV.ms) ENUM 2000 r = r = - 0,60 P < 0.001 p < 0,001 Wang & Delwaide, 1998 Liège, 2004

ENUM dans la SLA : pathophysiologie
PERTE MOTONEURONALE SPINALE n’est pas d’emblée diffuse certaines régions > d’autres certains groupes de motoneurones > d’autres - thénariens > hypothénariens - court ext. des orteils > m. plantaires certaines cellules > d’autres - cellules en cours de dégénérescence - cellules parfaitement saines et capables d’une réinnervation collatérale intense - apparente résilience d’environ 10% des cellules Liège, 2004

REINNERVATION COLLATERALE intense au début d’autant plus efficace que la perte d’UM est lente permet de maintenir la taille de la réponse M et la tension musculaire globale dans les limites de la normale tant que : Capacité de réinnervation > taux de dénervation Liège, 2004

PHASE TERMINALE réduction de la capacité de réinnervation : la perte d’UM est responsable d’une réduction de la proportion des UM dont les territoires se chevauchent involution avec collapsus terminal des UM Liège, 2004

ENUM dans la SLA : dysfonction motoneuronale
Essai contrôlé en double-aveugle Sanofi 1 + Ril 2-3 5-6 Mois 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Placebo Riluzole Sanofi 1 Sanofi 2 Sanofi 2 + Ril ENUM/ENUM (T0) Gooch, 2002 Liège, 2004

ENUM dans la SLA : apport diagnostique
Réduction de l’ENUM et augmentation de la taille moyenne des PUM données aspécifiques traduisant la dénervation motrice périphérique dans un contexte clinique suggestif, une ENUM diminuée, a fortiori dans un territoire asymptomatique, renforce l’hypothèse diagnostique ENUM restant dans les limites de la normale, et ce de façon répétée dans le temps, doit induire un doute quant à la certitude diagnostique Liège, 2004

ENUM dans la SLA : vitesse de progression
Etude transversale Durée d’évolution (mois) ENUM thénarienne 5 10 15 20 25 30 35 2 400 100 40 45 50 55 60 r = - 0,69 p < 0,05 r = - 0,42 p < 0,05 > 3 ans < 3 ans Survie Wang et al., 2003 Liège, 2004

ENUM dans la SLA : valeur prédictive
Etude longitudinale chez 15 patients 100 80 60 40 20 8 16 24 32 Perte d’UM les 4 premiers mois > 30% Perte d’UM les 4 premiers mois < 30% Survie (%) Temps (mois) Wang (données non publiées) Liège, 2004

ENUM dans la SLA : conclusions
Outil sensible Résultats reproductibles (TASPM, Stat.) Signification physiologique Le plus souvent bien tolérée Valeur prédictive Capable de détecter des différences dans la vitesse de perte des unités motrices ENUM devrait contribuer à déterminer l’efficacité de nouveaux médicaments visant à ralentir la perte d’unités motrices. Liège, 2004

Décréments et S.L.A. Résultats : décréments Normaux S.L.A.
5,8 14,9 5 10 15 20 25 8/15 > 10 % max. : 35 % p < 0,005

Décréments et S.L.A. 10,8 Réduction de la réponse M / an (%) 3 10 40
100 50 Décrément (%) Décréments et S.L.A.

Nouveau protocole Score moteur : réponses M des muscles thénariens et tibialis anterior bilatéralement ENUM : TASPM et méthode statistique Réponses F Décrément The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Score moteur 7.5 cm 30 cm Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007 1/2
The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Score moteur Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

TASPM Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

TASPM 1 8 cm 2 3 4 Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

TASPM 1 2 3 4 Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Décréments et réponses F

F-persistance X F-amplitude Surface du pic négatif de la réponse M
Index Index F = F-persistance X F-amplitude Index neurophysiologique (IN) pour les muscles thénariens (par analogie avec le NI proposé par de Carvalho en 2000) = The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Surface du pic négatif de la réponse M (LDM X F-persistance) Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Fondée sur l’alternation de l’excitabilité axonale
Méthode statistique Réponse M max. Fondée sur l’alternation de l’excitabilité axonale Réponses M sous-max. train de stimuli à intensité sous-maximale Si: - distribution de type Poisson de la taille des réponses M sous-max. - toutes les UM sont de taille identique Variance = Moyenne Distribution de la taille des réponses M sous-max. variance de la réponse M Taille d’1 PUM = réponse M moyenne-réponse M min. Liège, 2004

Patients Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007
The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches.

Comparaison TASPM / méthode statistique
Données collectées chez 52 patients (58±11 ans) avec : SLA (n=37), SLP (n=10), syndrome post-polio (n=2), maladie de Kennedy (n=3). 100 évaluations par les 2 techniques de comptage. Certains patients sont évalués plusieurs fois à 3 mois d’intervalle. Parfois, l’ENUM a du être interrompue. Cette situation, dans laquelle l’ENUM est en échec, n’est acceptée qu’un seule fois par patient pour ne pas introduire de biais dans l’évaluation de la faisabilité d’une des techniques. The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Avec la TASPM, dans les 100 tentatives, il fut toujours possible d’obtenir une ENUM sans difficulté technique. La valeur moyenne d’ENUM est de 89 ± 80. Avec la méthode statistique, 15 tentatives (patients distincts) se soldèrent par un échec en raison de conditions rendant impossible l’ENUM. La valeur moyenne d’ENUM (n=85) est de 71 ± 33. The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Conditions rendant impossible la méthode statistique : raisons purement techniques (distribution de type Poisson …) coopération insuffisante ou impossibilité d’atteindre un niveau acceptable de relaxation musculaire Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

La probabilité d’aboutir à un échec par la méthode statistique augmente avec l’augmentation du décrément (régression logistique multiple). The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Patient avec une SLA ENUM thénarienne (TASPM) = 5 Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. TASPM La durée moyenne d’évaluation par la méthode statistique = 13 ± 3 minutes (n=85) et 13 ± 4 minutes par la TASPM (n=100) Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Comparaison des patients avec SLA, SLP et Kennedy
Buts de l’étude : documenter une possible atteinte infraclinique des motoneurones spinaux dans la SLP, comparer l’atteinte des unités motrices dans ces trois pathologies, et mesurer les taux respectifs de perte en unités motrices The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Données collectées chez des patients consécutifs avec SLA (n=16), SLP (n=8), et maladie de Kennedy (n=5) Patients avec SLA remplissent les critères de diagnostic formel (El Escorial révisés en 2000) (Brooks et al). Le diagnostic de SLP est établi sur l’évidence d’un syndrome pseudo-bulbaire et tétrapyramidal, sans atteinte clinique des motoneurones spinaux et une durée d’évolution > 5 ans. Patients avec une maladie de Kennedy présentent au moins 37 répétitions CAG. The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Chaque patient est évalué 2 fois : initialement (T0) 9-12 mois plus tard (T1). SLP SLA Kennedy T0 T1 Score moteur (mV.ms) 1/8 2/8 13/16 16/16 1/5 ENUM thénarienne 7/8 8/16 15/16 4/5 The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Nombre de valeurs hors des limites de normalité Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Age (ans) 58±14 56±13 54±7 Durée d’évolution (months) 122±61 27±18 317±529 Score moteur (mV.ms) 34.3±11.3 1/8 32.6±11.9 2/8 22.3±9.1 13/16 13.7±6.8 16/16 36.4±7.8 1/5 32.6±5.4 ENUM thénarienne 72±52 7/8 61±36 73±58 8/16 28±33 15/16 57±74 4/5 53±64 4/8 The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Age Durée d’évolution Score moteur ENUM Décrément IN Index - F -62% -73% -72% -39% 11±5 (8/16) 14±6 (9/16) 6±2 (0/5) 6±3 (0/5) -7% 5±4 (0/8) 5±3 (0/8) -15% SLA Kennedy SLP The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. T0 initialement T1 9-12 mois plus tard Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Analyse discriminate T0 T1-T0 différence 24 variables/26 observations
Score moteur thénar : amp & surf, G & Dr tibialis ant. : amp & surf, G & Dr X1 X4 Score moteur / durée d’évolution Index F Décrément (amplitude) Décrément (surface) Taille moyenne des PUMs (TASPM) ENUM ENUM / Durée d’évolution IN The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Analyse discriminante canonique
CAN2=De*0.04-(CMAP/DD)* rightTAarea* F-index*0.0061 SPG4 The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. CAN1=De*0.15+(CMAP/DD)* rightTAarea* F-index*0.0064 Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

ENUM vs âge à T0 Age (années) thénarienne ENUM
The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Age (années) Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

ENUM à T0 vs durée d’évolution
thénarienne ENUM The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

TmUM à T0 vs durée d’évolution
thénarienne TmUM The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Perte d’ENUM vs temps SLA (survie < 3 ans) SLA SLP

Perte d’ENUM vs survie % Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Perte d’ENUM vs survie % Survie (%) Temps (mois)
100 80 60 40 20 8 16 24 32 Temps (mois) Survie (%) Perte d’UM les 4 premiers mois > 30% Perte d’UM les 4 premiers mois < 30% % The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Décrément Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Kennedy : ENUM vs nb de CAG

Conclusions L’ENUM thénarienne est un outil sensible capable de détecter des vitesses de progression ± rapide Les variations d’ENUM sont corrélées à la survie des patients Il existe le plus souvent une perte d’UM infraclinique dans la SLP La perte d’UM dans la maladie de Kennedy est le plus souvent très lente et débute de façon précoce Il est possible de définir des profils neurophysiologiques distincts pour les différentes maladies du motoneurone D’autres paramètres que l’ENUM sont potentiellement utiles : décrément, réponses M et score moteur, ondes F et différents index Il devrait être possible d’établir des profils neurophysiologiques distincts pour les différents sous-groupes de SLA The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

Conclusions J’ai encore besoin de vous 290 évaluations 73 patients
51 patients avec SLA Patients SLA au – évalués 4 fois 5 avec une forme bulbaire 9 avec une forme classique 12 avec une forme débutant aux MI The adapted multiple point stimulation method (AMPS) and the statistical motor unit number estimate (MUNE) represent two non invasive, fast and reproducible techniques (Shefner 2001). The goal of this study was to compare results derived by both MUNE approaches. Pitié-Salpêtrière, 20 avril 2007

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