Etude préclinique du potentiel thérapeutique des stéroïdes neuroactifs endogènes dans les douleurs pathologiques

Preclinical study of the therapeutical potential of endogenous neuroactive steroids in pathological pain

• Auteur / Autrice : Maya Aouad
• Direction : Pierrick Poisbeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vitamines D

Nocicepteurs

Douleur chronique

Stéroïdes

Résumé

Les neurostéroïdes sont des stéroïdes synthétisés par les neurones et les cellules gliales dans le système nerveux à partir du cholestérol. Les neurostéroïdes, en particulier ceux réduits en position 3α comme l’allopregnanolone peuvent réduire les symptômes douloureux s’ils sont administrés de manière exogène. Dans le laboratoire, nous avons montré que leur effet antinociceptif pourrait passer, entre autre, par la potentialisation de l’inhibition médiée par le récepteur GABAA dans la moelle épinière. Au cours de ce travail de thèse, j’ai employé une stratégie visant à stimuler la neurostéroïdogénèse endogène. Pour cela, j’ai utilisé l’étifoxine (Stresam™), un anxiolytique non benzodiazépinique capable de stimuler la synthèse de neurostéroïdes en se liant à une protéine mitochondriale (appelée TSPO pour « translocator protein ») favorisant la translocation du cholestérol. Dans un premier temps j’ai caractérisé l’effet analgésique de cette molécule dans plusieurs modèles de douleurs chroniques. Sur des animaux présentant des douleurs neuropathiques suite à une chimiothérapie ou à une compression du nerf sciatique, un traitement à l’étifoxine réduit significativement les symptômes douloureux ou empêche complètement leur apparition, s’il est administré avant l’induction de la douleur. Un traitement curatif à l’étifoxine réduit aussi les symptômes douloureux causés par une monoarthrite (inflammatoire du genou). Nous avons aussi montré que l’effet observé était effectivement dû à la stimulation de la synthèse endogène de neurostéroïdes 3α-réduits et ceci, même en absence de source hormonale périphérique (gonadectomie, surrénalectomie). Dans une deuxième partie du travail, j’ai mis en évidence de nouveaux mécanismes d’action de l’étifoxine capables d’expliquer les effets analgésiques obtenus. Tout d’abord, la réponse inflammatoire spinale qui s’exprime par une augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires et l’activation des microglies est réduite après le traitement. Cette action est corrélée avec une optimisation de l’inhibition spinale portée par au moins trois mécanismes : la récupération d’une désinhibition spinale glycinergique induite par la production locale de PGE2, potentialisation de l’inhibition GABAergique et le rétablissement de l’expression de l’exporteur KCC2. Ce dernier mécanisme, comme les autres, rend parfaitement compte du rétablissement d’une nociception spinale comparable aux animaux contrôle des animaux traités par l’étifoxine. Dans la troisième partie de mon travail je me suis intéressée au mode d’action de la vitamine D3 dont la structure est proche de celle des neurostéroïdes neuroactifs. Une supplémentation en vitamine D3 sous forme d’aliments enrichis ou par administration orale réduits significativement les symptômes douloureux chez des rats monoarthritiques ou ayant une neuropathie induite par compression chronique du nerf sciatique. Les cibles moléculaires sont actuellement à l’étude avec en particulier l’action stimulatrice de la vitamine sur l’hypothalamus et les contrôles inhibiteurs descendants impliquant l’ocytocine et la pro-opiomélanocortine. En résumé, les travaux réalisés durant cette thèse ont permis de mettre en évidence le potentiel thérapeutique des neurostéroïdes endogènes dans le traitement des douleurs neuropathiques et inflammatoires chez l’animal. L’étifoxine et la vitamine D3 sont déjà prescrites en tant que médicaments en France et présentent des effets secondaires très minimes. Les nouvelles pistes thérapeutiques et les mécanismes d’action décrits dans ce travail préclinique pourraient conduire rapidement à la mise en place d’essais cliniques chez l’homme, voire à une modification de la prise en charge des douleurs chroniques

Neurosteroids are synthesized by neurons and glial cells in the nervous system from cholesterol or by intermediate metabolites having crossed the blood brain barrier. 3α reduced neurosteroids (3αNS), such as allopregnanolone, display interesting analgesic properties, if administered exogenously. However, their use is limited by known side effects related to functional tolerance, sedation and possible physical dependence after cessation of the treatment. In the laboratory, we have adopted a strategy aimed at stimulating the production of 3αNS. To do so, we used etifoxine (Stresam™), a non-benzodiazepine anxiolytic which preferentially binds to a mitochondrial translocator protein (TSPO) and stimulates cholesterol metabolization into 3αNS. In the first part of this work, we characterized the analgesic effect of this molecule in several models of chronic pain. In animals exhibiting neuropathic pain symptoms resulting from a chemotherapy or a chronic nerve compression, etifoxine treatment significantly reduced the pain symptoms. When administered before the induction of pain, it completely prevented the appearance of the pain symptoms. Etifoxine also reduced inflammatory-driven pain symptoms caused by a knee monoarthritis. These analgesic effects were all attributed to the endogenous synthesis of 3αNS and persisted even in the absence of gonads and surrenals. In the second part of the work, we identified novel mechanisms of action explaining etifoxine analgesia. First, the overall spinal inflammatory response was reduced after the etifoxine treatment as attested by reduced expression of proinflammatory cytokines, COX2 and PGE2 levels. Moreover, activation of microglial cells seen in painful animals was not detected in etifoxine-treated animals. As a result, spinal inhibition was optimized by etifoxine treatment through a recovery from PGE2 induced glycinergic disinhibition, potentiation of GABAergic transmission and a possible re-establishment of normal chloride gradients controlled by the exporter KCC2. Together, spinal nociceptive processing of painful animals treated by etifoxine was not different to that seen in control (pain free) animals. In the last part of this work, we characterized the analgesic effects of vitamin D3, a secosteroid showing structural similarities to neurosteroids, in neuropathic and inflammatory pain models. Supplementation with vitamin D3 strongly reduced pain symptoms in rats suffering from knee monoarthritis or sciatic neuropathy. Molecular and cellular signaling explaining the beneficial effects of vitamin D3 are currently under investigation. In summary, this work helps highlight the therapeutic potential of endogenous neurosteroids in the treatment of inflammatory and neuropathic pain in animals. The etifoxine and vitamin D3 are already prescribed in France and have very little side effects. The new therapeutical approaches and the mechanisms of action described in this preclinical work could quickly lead to the development of clinical trials in humans or alternatively, help clinicians improve the current therapies.