INNOvations en élastographie pour quantifier la Viscosité et l’ANisotropie musculaire – INNOVAN

L'élastographie par ondes de cisaillement (SWE) ultrasonore (US) est devenue populaire aussi bien en sciences fondamentales qu’en clinique pour mesurer les propriétés mécaniques locales des tissus biologiques de manière non invasive. Cependant, pour les tissus anisotropes et viscoélastiques tels les muscles, SWE souffre de deux inconvénients qui limitent son application. 1) les mesures SWE 2D ne sont pas capables de prendre en compte l'anisotropie (AN) musculaire due aux fibres qui se déplacent dans l'espace 3D, ce qui induit un biais de mesure. 2) Bien que la viscosité est une propriété cruciale pour le muscle, les technologies SWE actuelles ne permettent pas de mesurer la viscosité. Par conséquent, le premier objectif du projet INNOVAN est de s'attaquer à ces deux inconvénients, afin d'étendre fortement le potentiel de SWE. Dans un premier temps, une sonde motorisée et une technique d'inclinaison de la propagation de l'onde de cisaillement seront développées pour une caractérisation 3D (tâche 2). Deuxièmement, une séquence US nouvellement conçue qui tient compte des effets de diffraction permettra de mesurer l'atténuation de l'onde de cisaillement (tâche 3). Par conséquent, les deux tâches permettront de mesurer les modules de conservation et de perte en 3D, conduisant à une caractérisation complète des propriétés rhéologiques musculaires (produit final (PF) 1). Cela sera confirmé en utilisant l’élastographie IRM comme méthode de comparaison (tâche 4). Le second objectif de ce projet est d'utiliser le PF 1 pour mieux comprendre le comportement mécanique du muscle 3D (tâche 5). Nous déterminerons le meilleur modèle rhéologique en fonction de la direction de l'espace, du niveau d'étirement et du niveau de contraction. L'hypothèse est que le niveau de tension musculaire augmenterait à la fois l’AN élastique et visqueuse. Enfin, nous allons construire un modèle pour corriger les mesures SWE lorsque l'onde de cisaillement ne se propage pas le long de la direction des fibres musculaires (PF 2). Ceci est crucial pour les muscles pennés, la grande majorité des muscles, car les techniques SWE commercialisées sont biaisées en raison de l'incapacité d'aligner la propagation de l'onde de cisaillement avec la direction des fibres musculaires. Le troisième objectif est d'utiliser le PF 1 pour deux applications cliniques. La tâche 6 vise à déterminer: 1) si la viscosité musculaire affecte la quantité de lésion musculaire induite par un exercice intense et 2) si les modifications de la structure musculaire associées à une lésion musculaire peuvent être quantifiées à partir des mesures d’AN. L’hypothèse est que 1) les muscles ayant une viscosité plus élevée auraient moins de dommages, grâce à une plus grande dissipation d'énergie pendant l'exercice excentrique et 2) l’AN musculaire serait affectée en raison de la lésion musculaire et serait corrélée aux modifications des déficiences fonctionnelles. L’AN musculaire et les mesures de viscosité pourraient donc être des indicateurs pertinents de lésion musculaire et de la susceptibilité éventuelle à la faiblesse musculaire. La tâche 7 déterminera: 1) comment les propriétés viscoélastiques 3D du muscle sont affectées chez les enfants atteints de dystrophie musculaire de Duchêne (DMD) 2) si les changements dans les propriétés viscoélastiques du muscle 3D sont corrélés avec une altération de la fonction à 1 an. L’hypothèse est que l’AN et la viscosité sont radicalement modifiées dans les muscles DMD, conduisant à une méthode simple non invasive pour suivre les changements de la fonction musculaire induite par DMD. Par conséquent, l'ambition du projet multidisciplinaire INNOVAN est de proposer des innovations en imagerie US afin 1) d'obtenir une meilleure compréhension fondamentale du comportement musculaire et 2) d'effectuer des applications cliniques importantes. À cette fin, nous avons réuni un consortium de grands groupes de recherche en physique, biomécanique, physiologie et médecine.