Une fonte musculaire peut être observée dans de nombreuses situations physiologiques ou pathologiques : lors du vieillissement ; en absence d'activité physique ; en présence d'un hypercatabolisme ; lors de maladies génétiques…
Tous les tissus de l'organisme comme le muscle squelettique subissent un remodelage permanent permettant le remplacement des parties altérées et assurant ainsi le maintien de l'intégrité de leurs fonctions. Les protéines, dont le rôle est aussi bien contractile, structurel que métabolique, sont une composante essentielle du muscle. Leur renouvellement permanent dépend de processus biochimiques qui impliquent simultanément la synthèse et le catabolisme. L'équilibre entre synthèse et catabolisme conditionne la conservation de la masse des protéines musculaires.
Fonte musculaire liée à l'âge vignette|Schéma simplifié de l'atrophie musculaire.
Diminution de la masse musculaire liée à l'âge
Entre 20 et 60 ans on observe une diminution d'environ 40 % de la section transversale du muscle chez l'Homme Doherty TJ, Vandervoort AA, Brown WF. « Effects of ageing on the motor unit: a brief review » Can J Appl Physiol. 1993 déc;18(4):331-58. Vandervoort AA. « Aging of the human neuromuscular system » Muscle Nerve 2002 janv;25(1):17-25. Klitgaard H, Mantoni M, Schiaffino S, Ausoni S, Gorza L, Laurent-Winter C. « Function, morphology and protein expression of ageing skeletal muscle: a cross-sectional study of elderly men with different training backgrounds » Acta Physiol. Scand. 1990 sept;140(1):41-54..
La fonte musculaire avec l'avancée en âge s'explique essentiellement par une perte de fibres musculaires de type et Aniansson A, Grimby G, Hedberg M. « Compensatory muscle fiber hypertrophy in elderly men » J. Appl. Physiol. 1992 sept;73(3):812-6. Lexell J, Taylor CC, Sjöström M. « What is the cause of the ageing atrophy? Total number, size and proportion of different fiber types studied in whole vastus lateralis muscle from 15- to 83-year-old men » J. Neurol. Sci. 1988 avr;84(2-3):275-94.. Alors que le nombre de fibres baisse de seulement 5 % entre 24 et 50 ans, une diminution de 30 et 40 % est observée entre 50 et 80 ans. Cela aboutit à une réduction annuelle d'environ 1 % de la surface de section du muscle au-delà de 50 ans Kent-Braun JA, Ng AV. « Specific strength and voluntary muscle activation in young and elderly women and men » J. Appl. Physiol. 1999 juill;87(1):22-9. Frontera WR, Reid KF, Phillips EM, Krivickas LS, Hughes VA, Roubenoff R. « Muscle fiber size and function in elderly humans: a longitudinal study » J. Appl. Physiol. 2008 août;105(2):637-42..
Cependant, l'atrophie de la fibre musculaire, c'est-à-dire la diminution de leur diamètre, est également impliquée pour expliquer la diminution de la masse musculaire liée à l'âge Aniansson A, Hedberg M, Henning GB, Grimby G. « Muscle morphology, enzymatic activity, and muscle strength in elderly men: a follow-up study » Muscle Nerve 1986 sept;9(7):585-91. Lexell J, Downham D. « What determines the muscle cross-sectional area? » J. Neurol. Sci. 1992 août;111(1):113-4.. Contrairement à la diminution de la masse musculaire liée à l'âge, l'atrophie n'affecte pas de manière similaire tous les types de fibres musculaires. En effet, ce sont les fibres de type qui semblent être le plus affectées par l'avance en âge, avec une baisse de 20 à 60 % de leur diamètre Larsson L, Sjödin B, Karlsson J. « Histochemical and biochemical changes in human skeletal muscle with age in sedentary males, age 22--65 years » Acta Physiol. Scand. 1978 mai;103(1):31-9. Essén-Gustavsson B, Borges O. « Histochemical and metabolic characteristics of human skeletal muscle in relation to age » Acta Physiol. Scand. 1986 janv;126(1):107-14..
De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer l'atrophie des fibres musculaires des populations âgées. L'une des principales causes retenues concerne la diminution de la synthèse des protéines musculaires avec l'âge. Elle touche tout particulièrement les chaînes lourdes de myosine, dont la synthèse peut diminuer de 45 % au-delà de 75 ans Balagopal P, Rooyackers OE, Adey DB, Ades PA, Nair KS. « Effects of aging on in vivo synthesis of skeletal muscle myosin heavy-chain and sarcoplasmic protein in humans » Am. J. Physiol. 1997 oct;273(4 Pt 1):E790-800. Balagopal P, Schimke JC, Ades P, Adey D, Nair KS. « Age effect on transcript levels and synthesis rate of muscle MHC and response to resistance exercise » Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2001 févr;280(2):E203-208. Short KR, Vittone JL, Bigelow ML, Proctor DN, Coenen-Schimke JM, Rys P. « Changes in myosin heavy chain mRNA and protein expression in human skeletal muscle with age and endurance exercise training » J. Appl. Physiol. 2005 juill;99(1):95-102..
Diminution de la force musculaire liée à l'âge
En moyenne, la force musculaire des extenseurs du genou est réduite de 20 et 40 % entre 20 et 70-80 ans Larsson L, Grimby G, Karlsson J. « Muscle strength and speed of movement in relation to age and muscle morphology » J Appl Physiol. 1979 mars;46(3):451-6. Murray MP, Duthie EH Jr, Gambert SR, Sepic SB, Mollinger LA. « Age-related differences in knee muscle strength in normal women » J Gerontol. 1985;40(3):275-80.. Des résultats du même ordre sont observés pour les fléchisseurs de l'épaule et du poignet McDonagh MJ, White MJ, Davies CT. « Different effects of ageing on the mechanical properties of human arm and leg muscles » Gerontology 1984;30(1):49-54. Bassey EJ, Harries UJ. « Normal values for handgrip strength in 920 men and women aged over 65 years, and longitudinal changes over 4 years in 620 survivors » Clin. Sci. 1993;84(3):331-7.. La réduction de force musculaire semble s'accélérer tout particulièrement entre 60-70 ans. Des études longitudinales observent ainsi une réduction de 30 à 40 % de la force des extenseurs du genou et de l'épaule entre 60 et 70 ans Frontera WR, Hughes VA, Fielding RA, Fiatarone MA, Evans WJ, Roubenoff R. « Aging of skeletal muscle: a 12-yr longitudinal study » J. Appl. Physiol. 2000;88(4):1321-6..
Sarcopénie
Lorsque la fonte musculaire liée à l'âge atteint un certain seuil, elle conduit à une pathologie : la sarcopénie. Toutefois, il existe des stratégies nutritionnelles pouvant la prévenir.
Fonte musculaire liée à l'inactivité physique
Diminution de la masse musculaire liée à l'inactivité physique
L'immobilisation entraine une réduction de la surface et de la taille des fibres musculaires.
Chez des sujets adultes, 2 à 5 semaines d'immobilisation réduisent la surface des fibres de 10 à 70 % suivant la durée d'immobilisation et le type de fibres, les fibres de type étant les plus touchées Thomason DB, Booth FW. « Atrophy of the soleus muscle by hindlimb unweighting » J. Appl. Physiol. 1990 janv;68(1):1-12. Nicks DK, Beneke WM, Key RM, Timson BF. « Muscle fibre size and number following immobilisation atrophy » J. Anat. 1989 avr;163:1-5. Berg HE, Larsson L, Tesch PA. « Lower limb skeletal muscle function after 6 wk of bed rest » J. Appl. Physiol. 1997 janv;82(1):182-8.. Après 3 semaines d'alitement ou 14 jours de suspension de la jambe, une diminution d'environ 10 % de la section transversale du quadriceps est observée Funato K, Matsuo A, Yata H, Akima H, Suzuki Y, Gunji A, et al. « Changes in force-velocity and power output of upper and lower extremity musculature in young subjects following 20 days bed rest » J Gravit Physiol. 1997 janv;4(1):S22-30. Kawakami Y, Muraoka Y, Kubo K, Suzuki Y, Fukunaga T. « Changes in muscle size and architecture following 20 days of bed rest » J Gravit Physiol. 2000 déc;7(3):53-9. Jones SW, Hill RJ, Krasney PA, O'Conner B, Peirce N, Greenhaff PL. « Disuse atrophy and exercise rehabilitation in humans profoundly affects the expression of genes associated with the regulation of skeletal muscle mass » FASEB J. 2004 juin;18(9):1025-7.. Celle-ci peut atteindre 18 % après 17 semaines d'alitementLeBlanc AD, Schneider VS, Evans HJ, Pientok C, Rowe R, Spector E. « Regional changes in muscle mass following 17 weeks of bed rest » J. Appl. Physiol. 1992;73(5):2172-8..
La réduction de la masse musculaire due à l'inactivité s'explique principalement par une atrophie des fibres de type et Allen DL, Yasui W, Tanaka T, Ohira Y, Nagaoka S, Sekiguchi C. « Myonuclear number and myosin heavy chain expression in rat soleus single muscle fibers after spaceflight » J. Appl. Physiol. 1996;81(1):145-51. Fitts RH, Romatowski JG, De La Cruz L, Widrick JJ, Desplanches D. « Effect of spaceflight on the maximal shortening velocity, morphology, and enzyme profile of fast- and slow-twitch skeletal muscle fibers in rhesus monkeys » J Gravit Physiol. 2000 janv;7(1):S37-38. Baldwin KM, Haddad F. « Effects of different activity and inactivity paradigms on myosin heavy chain gene expression in striated muscle » J. Appl. Physiol. 2001 janv;90(1):345-57.. Néanmoins, contrairement aux effets de l'avance en âge, les fibres de type I semblent davantage affectées par l'inactivité. Après 6 semaines d'alitement, plusieurs études ont montré chez l'Homme d'importantes diminutions du diamètre des fibres de type et une diminution plus faible du diamètre des fibres de type Ferretti G, Antonutto G, Denis C, Hoppeler H, Minetti AE, Narici MV. « The interplay of central and peripheral factors in limiting maximal O2 consumption in man after prolonged bed rest » J. Physiol. (Lond.) 1997;501( Pt 3):677-86. Borina E, Pellegrino MA, D'Antona G, Bottinelli R. « Myosin and actin content of human skeletal muscle fibers following 35 days bed rest » Scand J Med Sci Sports. 2010;20(1):65-73..
La réduction de l'activité physique est une situation fréquemment observée chez les personnes hospitalisées pour une longue durée mais également chez les personnes âgées, qu'elle soit liée à une faiblesse musculaire, à une chute ou à la suite d'une pathologie. L'atrophie musculaire générée par ces périodes d'immobilisation prolongées est plus importante chez un sujet âgé que chez un sujet jeune Kortebein P, Ferrando A, Lombeida J, Wolfe R, Evans WJ. « Effect of 10 days of bed rest on skeletal muscle in healthy older adults » JAMA 2007;297(16):1772-4. Park H, Park S, Shephard R, Aoyagi Y. « Yearlong physical activity and sarcopenia in older adults: the Nakanojo Study » European Journal of Applied Physiology 2010;109(5):953-61..
Cas particulier de la perte de fonte musculaire induite par une lésion de la moelle épinière On l'a longtemps principalement ou simplement attribuée à l'inactivité des muscles.., mais des chercheurs ont récemment (Harrigan , 2023) constaté que, quantitativement, la fonte musculaire thoracique est fortement influencée par la position de la lésion sur la moelle épinière, et qu'une lésion basse entraînait plus de perte de muscle qu'une lésion plus haute (T9).
Ils ont aussi démontré que la signalisation des glucocorticoïdes était impliquée dans ce processus : l'inhibition de cette voie réduisait la fonte musculaire après une lésion de la T3, et la délétion des récepteurs des glucocorticoïdes dans les muscles squelettiques annulait les effets du niveau de la lésion (). Ce travail laisse penser que contrôler la signalisation des glucocorticoïdes pourrait limiter la fonte musculaire après ce type de lésion..
Diminution de la force musculaire liée à l'inactivité physique