Les lésions dégénératives concernent les cellules motrices des cornes antérieures de la moelle épinière, les racines antérieures et les nerfs moteurs. Ces lésions prédominent au niveau des renflements cervical et lombaire de la moelle épinière où on observe une raréfaction, voire disparition des neurones. L'électromyogramme confirme l'atteinte neurogène de la corne antérieure. Les vitesses de conduction nerveuse sont abaissées dans 20% des types II et dans 80% des types I mais restent normales dans les types III.
Dans les formes les plus sévères de la maladie, la biopsie musculaire montre une atrophie des fibres musculaires I et II. Ces fibres atrophiées sont regroupées en grands fascicules, de plus elles sont arrondies, contrairement à l'aspect anguleux des fibres atrophiques observées dans d'autres atteintes neurogènes
Dans les formes de type III, la biopsie musculaire peut donner des résultats variables. Quand eu de motoneurones sont atteints, la réinervation est efficace et on observe seulement des groupements de fibres musculaires de même type. Lorsque beaucoup de motoneurones sont touchés, on retrouve en plus des fibres atrophiques isolées ou regroupées en fascicules de taille plus petite que chez les types I ou II.
