Myopathie périphérique des BPCO
Résumé
L'existence d'une faiblesse des muscles périphériques est courante chez les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO). La diminution de la force et de l'endurance de ces muscles est accompagnée d'une augmentation de la proportion des fibres de type II aux dépens des fibres de type I. Une atrophie musculaire, une diminution de la surface des fibres et du nombre de capillaires sanguins ainsi qu'une augmentation de l'activité des enzymes oxydatifs sont observées. La fonction des muscles des membres supérieurs est généralement mieux préservée que celle des membres inférieurs. L'hypoxémie, l'hypercapnie, la malnutrition, l'inflammation, le déséquilibre des électrolytes, le déconditionnement et l'administration de corticostéroïdes sont autant de facteurs qui peuvent contribuer à la faiblesse des muscles périphériques chez ces patients. L'entraînement, l'oxygénothérapie, le soutien alimentaire et l'administration d'hormones anabolisantes constituent des thérapies éventuelles.
Introduction
Une faiblesse des muscles périphériques chez les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est courante, elle serait présente chez 70% de ces patients. La diminution de la masse musculaire contribue certainement à la faiblesse des muscles périphériques mais l'atrophie seule n'explique sans doute pas totalement cette faiblesse. Néanmoins, la faiblesse des muscles périphériques contribue à la limitation à l'effort de ces patients. D'ailleurs, la qualité de vie des patients BPCO est médiocre, ces patients étant plus ou moins limités dans leurs tâches quotidiennes du fait de leur maladie. En plus, ils limitent eux-mêmes leur niveau d'activité jusqu'à l'inactivité d'où le «déconditionnement» musculaire. Cette maladie qui était surtout masculine, affecte de plus en plus de femmes chez lesquelles les problèmes fonctionnels et les symptômes physiques sont beaucoup plus marqués que chez les hommes ayant un même niveau d'obstruction bronchique. A l'évidence, des phénomènes d'adaptation au niveau des propriétés intrinsèques des muscles périphériques se produisent en réponse à la BPCO.
L'objectif de la présente synthèse est de présenter des données physiologiques sur les adaptations et altérations de la fonction des muscles périphériques observées chez les patients BPCO.
Altérations structurelles des muscles périphériques chez les BPCO
Masse musculaire1
Une diminution de la masse musculaire (exempte de graisse) mesurée par impédance bioélectrique a été démontrée chez les patients BPCO. L'imagerie par résonance magnétique révèle l'existence d'une diminution de la surface de section des muscles du mollet chez les patients BPCO comparés à des sujets contrôles.
Proportion et dimension des fibres musculaires1
Les changements au niveau de la proportion des fibres musculaires dépendent de la sévérité de la maladie. Ainsi, chez les patients BPCO modérés, la proportion des fibres du quadriceps ne change pas mais une atrophie des fibres de type II est observée. Cette atrophie est d'ailleurs proportionnelle à la perte de poids. A un stade plus avancé de la maladie, la proportion des fibres de type I du vaste externe est diminuée alors que celle des fibres de type II augmente, ces changements étant par ailleurs associés à une atrophie des fibres de type I et IIa.2 Dans ce même muscle, une augmentation de la proportion des fibres contenant la chaîne lourde de myosine 2B (MHC-2B) a été démontrée, la proportion des fibres contenant des chaînes courtes (MLC) rapides étant également augmentée.3 Enfin, la proportion des fibres contenant l'isoforme lent MHC-I est proportionnelle à la CV et au VEMS.3
Au niveau du biceps, la proportion des fibres de type I reste identique tandis qu'une diminution des diamètres de toutes les fibres et plus particulièrement des fibres de type II est décrite chez les BPCO sévères. Ces diminutions de diamètres sont proportionnellement corrélées à la perte de poids et au VEMS (% théorique).4
Capillaires sanguins des muscles périphériques1
Comparés à des sujets normaux, le nombre de capillaires sanguins par unité de surface diminue de moitié dans le vaste externe des patients BPCO. Cette diminution est accompagnée d'une réduction du rapport nombre de capillaires/nombre de mitochondries tandis que le nombre de capillaires par fibre reste inchangé ou diminue et le nombre de contacts entre les capillaires et les fibres de type I et IIa est réduit.
Contenu enzymatique des muscles périphériques
L'activité des enzymes oxydatifs (citrate synthétase, succinate déshydrogénase, 3-hydroxy-acyl-Co A déshydrogénase) du vaste externe est moindre chez les patients BPCO sévères en comparaison de celle de sujets sains de mêmes âge et taille.5,6 L'activité des enzymes glycolytiques est mieux préservée, l'activité de la phosphofructokinase dans le vaste externe serait cependant augmentée chez les patients BPCO sévères.5
Fonction des muscles périphériques chez les BPCO
Force musculaire
La force du quadriceps des patients BPCO modérés à sévères n'atteint que 60 à 78% de la valeur théorique comparés à des sujets sains ayant le même âge (fig. 1).7,8 Il en est de même pour la force du grand pectoral (64%) et du grand dorsal (52%)8 (fig. 1) et celle des muscles fléchisseurs des doigts, du biceps brachial, du deltoïde.9 Par ailleurs, la surface de section des muscles de la cuisse des patients BPCO est considérablement réduite comparée à celle de sujets normaux (fig. 2) mais la diminution de force est proportionnelle à la réduction de surface suggérant que cette perte de force serait entièrement due à l'atrophie musculaire.8 Enfin, des corrélations entre la force du quadriceps et la capacité d'exercice ont été décrites chez ces patients.7,8 La force des muscles des membres supérieurs serait par contre mieux préservée, ceci dépendant néanmoins du type de muscle.7,8,9
Endurance musculaire
Les données de la littérature concernant l'endurance des muscles périphériques font l'objet d'une controverse. Ainsi, l'endurance du vaste externe serait normale chez les patients BPCO hypoxémiques10 ce qui est difficilement compatible avec les changements morphologiques et enzymatiques rapportés dans ce même muscle chez ces patients.1 Par contre, une autre étude décrit que l'endurance du vaste externe diminue de 50% chez les patients BPCO comparés à des sujets normaux ayant le même âge.11 La motivation des patients dans ce type de test joue un rôle très important et pourrait expliquer ces résultats divergents.
En ce qui concerne l'endurance des muscles des membres supérieurs, des divergences existent également. L'endurance du biceps brachial serait conservée12 tandis que celle du long adducteur du pouce serait diminuée.10
Membres inférieurs et supérieurs
Comme décrit précédemment, la force des muscles des membres supérieurs des patients BPCO serait moins affectée que celle des membres inférieurs sans doute parce que le niveau d'activité des membres supérieurs et inférieurs est différent chez ces patients. En effet, l'usage des membres supérieurs dans les tâches quotidiennes est certainement plus important que celle des membres inférieurs. Toutefois, le niveau de dysfonctionnement est variable au sein même des muscles des extrémités supérieures ou inférieures.
Causes du dysfonctionnement des muscles périphériques chez les BPCO
Le métabolisme des muscles squelettiques est altéré chez les patients BPCO, les mécanismes responsables de ces altérations ne sont pas connus mais certains facteurs liés à la maladie (l'hypoxémie, l'hypercapnie, l'inflammation et la malnutrition) ou non (déséquilibre des électrolytes, inactivité chronique, corticostéroïdes) jouent sans doute un rôle important dans la genèse de ces altérations.
Hypoxémie1
L'hypoxémie augmente l'activité des enzymes glycolytiques tandis qu'elle diminue les activités des enzymes du cycle citrique, de l'oxydation des acides gras et de la chaîne respiratoire. Elle contribue également au stress oxydant en augmentant les activités des antioxydants. L'adaptation à l'hypoxémie rend le muscle plus vulnérable au stress oxydant causant un dysfonctionnement de la production d'ATP et une accumulation de monophosphate inositol dans les muscles squelettiques et notamment dans les muscles squelettiques de patients BPCO au repos. Enfin, l'hypoxémie jouerait un rôle notable dans la diminution de l'activité physique des patients BPCO.
Hypercapnie1
L'hypercapnie aiguë ou chronique est courante chez les patients BPCO. L'hypercapnie aiguë est responsable d'acidose intracellulaire qui serait liée à une diminution du contenu en potassium et magnésium au niveau des muscles squelettiques des patients souffrant de défaillance respiratoire aiguë. De plus, le contenu en ATP et créatine phosphate musculaire est diminué.
Inflammation
Qu'elle soit locale ou systémique, elle est caractéristique des patients BPCO. Cette inflammation intensifie les processus de stress oxydant et joue un rôle dans le catabolisme musculaire. Chez les patients BPCO et notamment ceux dont le poids corporel est particulièrement bas, les taux sériques du TNF-alpha et/ou de ces récepteurs13,14 et de l'interleukine 814 seraient augmentés. La répercussion de ces taux élevés de cytokines sur la fonction des muscles squelettiques des patients BPCO reste encore à être établie tout comme le rôle des cytokines au niveau local. En effet, il semblerait que les cytokines pourraient influencer localement les tissus même lorsque leurs taux sériques ne sont pas augmentés.
Malnutrition1
C'est un phénomène courant chez les patients BPCO, la perte de masse musculaire étant observée chez 20% à 35% des patients BPCO. Cette malnutrition joue un rôle important dans la faiblesse des muscles périphériques. Elle induit notamment des altérations de la fonction des muscles des membres supérieurs et inférieurs. Les effets de la malnutrition s'exercent surtout sur les fibres musculaires de type II dont la surface diminue.
Déséquilibre des électrolytes
Le déséquilibre sévère en électrolytes conduit au développement de myopathie, rhabdomyolyse et destruction cellulaire. L'hypophosphorémie et l'hypokaliémie sont les causes les plus fréquentes de myopathie. L'hypokaliémie est souvent causée par la prise de diurétique, elle provoque une faiblesse musculaire et une rhabdomyolyse probablement suite à une déplétion en glycogène. Chez les patients BPCO, l'hypophosphorémie est associée à des taux intracellulaires en ATP bas qui pourraient être à l'origine de la faiblesse musculaire. Un déficit en phosphore au niveau du quadriceps est observé chez 22 à 50% des patients BPCO,15,16 les taux au niveau du muscle étant proportionnels à ceux mesurés dans le sérum.16
Inactivité chronique et déconditionnement1
L'inactivité chronique est classique chez les patients BPCO qui tentent de limiter la dyspnée et l'inconfort lié à la fatigue de leurs jambes lorsqu'ils se déplacent. Ces patients sont donc soumis à des niveaux variés de déconditionnement allant de la réduction de leur activité jusqu'à l'alitement prolongé. Chez ces patients, le déconditionnement induit une atrophie des fibres de type I et une réduction de l'activité des enzymes oxydatifs. Ces observations sont similaires à celles observées chez des sujets sains soumis à une inactivité chronique. Enfin, si l'inactivité est persistante, la proportion des fibres de type I du quadriceps diminue.
Traitement par les corticostéroïdes17
L'administration systémique de corticostéroïdes est courante chez les patients BPCO. La conséquence classique d'un tel traitement est la myopathie induite par les corticostéroïdes. Deux types de myopathie sont décrits : la myopathie aiguë et la myopathie chronique. La myopathie aiguë est rare chez les patients BPCO, elle est caractérisée par la présence d'une faiblesse musculaire des extrémités distales et proximales qui s'observe 5 à 7 jours après le début du traitement intraveineux avec des doses élevées de corticostéroïdes. Cette faiblesse musculaire est accompagnée d'une rhabdomyolyse, d'une augmentation des taux sériques de créatine phosphokinase et d'une myoglobinurie dans les muscles affectés. Les données histologiques révèlent une nécrose diffuse et focale ainsi qu'une atrophie généralisée. La myopathie chronique est observée après un traitement de longue durée avec des doses faibles de corticostéroïdes oraux. Cette myopathie est plus fréquente après administration de corticostéroïdes fluorés. Elle est caractérisée par une faiblesse musculaire des extrémités proximales, une atrophie généralisée des fibres musculaires, une élévation des taux sériques de la lactate déshydrogénase.18 Enfin, une élévation de l'excrétion urinaire de la créatine est présente avant l'apparition des signes cliniques de la myopathie. Chez les patients BPCO, dyspnée, faiblesse musculaire et fatigue sont décrites, la force du quadriceps étant sérieusement diminuée.18 La récupération est possible mais longue.
Thérapies potentielles
L'entraînement des patients BPCO est une stratégie qui peut contribuer à améliorer la fonction des muscles périphériques de ces patients sachant qu'endurance et qualité de vie sont nettement meilleures chez les patients BPCO entraînés. L'oxygénothérapie à long terme pourrait être bénéfique, notamment pour les patients BPCO hypoxémiques car elle améliorerait le métabolisme aérobic et permettrait aux patients d'être plus actifs. Elle limiterait ainsi les effets du «déconditionnement». Les effets d'un soutien alimentaire pour les patients BPCO sous-alimentés restent discutables et notamment les répercussions d'un gain de poids sur la fonction des muscles squelettiques restent à démontrer. Enfin, le traitement avec des hormones anabolisantes (hormone de croissance, stéroïde anabolisant) bien qu'il augmente le poids corporel des patients BPCO ne produit pas d'amélioration de la fonction des muscles squelettiques.
Bibliographie
2 Whittom F, Jobin J, Simard P-M, et al. Histochemical and morphological characteristics of the vastus lateralis muscle in COPD patients. Med Sci Sports Exerc 1998 ; 30 : 1467-74.
3 Satta A, Migliori GB, Spanevello A, et al. Fibre types in skeletal muscles of chronic obstructive pulmonary disease patients related to respiratory function and exercise tolerance. Eur Respir J 1997 ; 10 : 2853-60.
4 Sato Y, Asoh T, Honda Y, et al. Morphologic and histochemical evaluation of muscle in patients with chronic obstructive pulmonary disease patients related to respiratory function and exercise tolerance. Eur Neurol 1997 ; 37 : 116-21.
5 Jakobsson P, Jorfeldt L, Henriksson J. Metabolic enzyme activity in the quadriceps femoris muscle in patients with severe chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1995 ; 151 : 374-7.
6 Mal H, Leblanc P, Whittom F, et al. Oxidative enzyme activities of the vastus lateralis muscle and the functional status in patients with COPD. Thorax 2000 ; 55 : 848-53.
7 Gosselink R, Troosters T, Decramer M. Peripheral muscle weakness contributes to exercise limitation in COPD. Am J Respir Crit Care Med 1996 ; 153 : 976-80.
8 Bernard S, Leblanc P, Whittom F, et al. Peripheral muscle weakness in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1998 ; 158 : 629-34.
9 Gosselink R, Troosters T, Decramer M. Distribution of muscle weakness in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease. J Cardiolpulm Rehabil 2000 ; 20 : 353-60.
10 Zattara-Hartmann MC, Badier M, Guillot C, Tomei C, Jammes Y. Maximal force and endurance to fatigue of respiratory and skeletal muscles in chronic hypoxemic patients : The effects of oxygen breathing. Muscle Nerve 1995 ; 18 : 495-502.
11 Serres I, Gautier V, Varray AL, Préfaut CG. Impaired skeletal muscle endurance related to physical inactivity and altered lung function in COPD patients. Chest 1998 ; 113 : 900-5.
12 Newell SZ, McKenzie DK, Gandevia SC. Inspiratory and skeletal muscle strength and endurance and diaphragmatic activation in patients with chronic airflow limitation. Thorax 1989 ; 44 : 903-12.
13 Di Francia M, Barbier D, Mege JL, Orehek J. Tumor necrosis factor-alpha levels and weight loss in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1994 ; 150 : 1453-5.
14 Schols AMWJ, Buurman WA, Staal-van den Brekel AJ, Dentener MA, Wouters EFM. Evidence for a relation between metabolic derangements and increased levels of inflammatory mediators in a subgroup of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1996 ; 51 : 819-24.
15 Fiaccadori E, Coffrini E, Ronda N, et al. Hypophosphatemia in course of chronic obstructive pulmonary disease. Prevalence, mechanisms, and relationships with skeletal muscle phosphorus content. Chest 1990 ; 97 : 857-68.
16 Fiaccadori E, Coffrini E, Fracchia C, et al. Hypophosphatemia and phosphorus depletion in respiratory and peripheral muscles of patients with respiratory failure due to COPD. Chest 1994 ; 105 : 1392-8.
17 Gayan-Ramirez G, Decramer M. Myopathie induite par les corticostéroïdes : importance clinique. Med Hyg 1997 ; 55 : 752-8.
18 Decramer M, De Bock V, Dom R. Functional and histologic picture of steroid-induced myopathy in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1996 ; 153 : 1958-64.
