Mécanismes neurobiologiques de transformation des douleurs céphaliques : implication du tronc cérébral dans la sensibilisation trigéminale et spinale

• Auteur / Autrice : Nelly Boyer
• Direction : Lénaïc Monconduit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et médicales, option Neurosciences
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UMR Inserm 1107-Equipe Biophysique Neurosensorielle
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Lobaccaro
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Magis, Christine Courteix-Rausch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Lingueglia, Juan Antonio Mico

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propranolol

Allodynie

Migraine

Mots clés libres

Migraine

Allodynie

Soupe inflammatoire

CIDN

Neurones WDR

SGPA

LC

Propranolol

Migraine

Allodynia

Inflammatory soup

DNIC

WDR neurons

PAG

LC

Propranolol

Résumé

La migraine constitue un problème de santé publique ayant un impact négatif majeur dans la vie quotidienne des patients. Douze pour cent de la population mondiale souffre de migraine et son coût est évalué à 18 milliards d'euros par an dans la communauté européenne. La fréquence des crises peut augmenter au cours du temps chez certains migraineux, faisant ainsi évoluer une migraine épisodique (0 à 14 jours de crises par mois) en migraine chronique (plus de 15 jours de crises par mois). Ce processus est qualifié de transformation de la migraine. La fréquence des crises semble être un facteur important dans ce processus. Utilisant des approches comportementales, électrophysiologiques, immunohistologiques(expression de la protéine Fos), nous avons identifié une partie des mécanismes neurobiologiques impliqués dans la transformation des céphalées. En effet, en développant un modèle animal de stimulation chimique répétée des méninges nous avons évalué (1) le rôle de l'intensité et de lafréquence sur la sensibilité cutanée (2) la sensibilisation des neurones de la corne dorsale spinale et trigéminale (3) l'efficacité du traitement de fond de référence de la crise, le propranolol (4) l’implication du tronc cérébral (le locus coeruleus (LC) et la substance grise periacqueducale (PAG)) dans la sensibilisation des neurones trigéminaux et spinaux (5) l'implication du LC dans les modifications de la sensibilité cutanée induite par la stimulation chimique des méninges. Notre étude comportementale révèle que la topographie (céphalique et/ou extracéphalique) et la nature (statique ou dynamique) de l'allodynie induite par la stimulation chimique des méninges est sous l'influence de deux facteurs : l'intensité et la fréquence de la stimulation, qui peuvent entraîner sa persistance. Nos études électrophysiologiques et comportementales confirment que l'allodynie cutanée céphalique et extracéphalique est le reflet de la sensibilisation des neurones trigéminaux cervicaux et spinaux, qui peut devenir persistante. Le propranolol, permet de prévenir la modification de la sensibilité cutanée ainsi que l'altération de l'activité des neurones trigéminaux et spinaux. Nous avons également observé la sensibilisation de deux structures du tronc cérébral : la PAG et la PAG qui se traduisent par une altération persistante des CIDN. Cependant le propranolol semble prévenir l'altération de tous ces phénomènes via l'inhibition d'une seule structure le LC et non la PAG. En effet, nos microinjections de propranolol dans le LC permettent de prévenir toutes les modifications induites par la stimulation chimique des méninges. En conclusion ces résultats suggèrent que la fréquence et l'intensité des crises de migraine sont deux facteurs de risque endogène de transformation des céphalées. Un marqueur de cettetransformation est l'allodynie, qui est le reflet clinique de la sensibilisation centrale des neurones de la corne dorsale. Cette sensibilisation centrale est due à l'arrivée directe d'information provenant des méninges mais également à une altération de l'activité neuronale du LC. Nous pouvons également dire que le propranolol constitue un excellent choix dans le traitement de la crise migraineuse étant donné qu'il prévient toutes les modifications induites par la stimulation chimique des méninges et qu'il agit via le LC.

Migraine is a public health problem having a major negative impact on the daily lives of patients. Twelve percent of the world population suffers from migraine and its cost is estimated at 18 billion euros per year in the European Community. The frequency of attacks may increase over time in some migraineurs, thus evolve episodic migraine (0-14 days crises by month) in chronic migraine (more than 15 days of attacks by month). This process is called transformation of migraine. Frequency of headache attacks at baseline appears to be an important risk factor for this process. Using behavioral electrophysiological, and immunohistochemical (expression of Fos protein) approaches, we have identified some of the neurobiological mechanisms involved in the transformation of migraine. Indeed, developing an animal model of repeated chemical stimulation of the dura, we evaluated (1) the role of the intensity and frequency of chemical stimulation (crisis) on skin sensitivity (2) sensitization of second order trigeminal and spinal neurons (3) the effectiveness of font treatment reference of the crisis, propranolol (4) the involvement of the brainstem (locus coeruleus (LC) and periacqueductal grey matter (PAG)) in the sensitization of trigeminal and spinal neurons and (5) the involvement of LC changes in skin sensitivity induced by chemical stimulation of the dura. Our behavioral study reveals that topography (cephalic and / or extracephalic) and nature (static or dynamic) of allodynia induced by chemical stimulation of the dura is under the influence of two factors: intensity and frequency of stimulation, which may lead to its persistence. Our electrophysiological and behavioral studies confirm that the cephalic and extracephalic cutaneous allodynia reflects awareness of trigeminal and spinal neurons, respectively, which may become persistent. Propranolol permits to prevent changes in cutaneous allodynia, and trigeminal and spinal sensitization. We also observed the awareness of two brainstem structures: the PAG and LC which result in a persistent alteration of DNIC. However propranolol appears to prevent the alteration of these phenomena via inhibition of a single structure LC and not the PAG. Indeed, our microinjection of propranolol in the LC can prevent any changes induced by chemical stimulation of the dura. In conclusion these results suggest that the frequency and intensity of migraine attacks are two endogenous risk factors of migraine transformation. A marker of transformation is allodynia, which is the clinical expression of central sensitization of the dorsal horn neurons. This central sensitization is due to the direct arrival of information from the dura but also to an alteration of neuronal activity in LC. Based on these findings, one can suggest that patients with frequent and/or severe migraine attacks take as early as possible a migraine prophylactic treatment. This treatment should prevent the cumulative adverse functional consequences on the central nervous system of the activation of dural nociceptors.