Les premières étapes du traitement cortical somatosensoriel et nociceptif chez l'homme : générateurs anatomiques, plasticité fonctionnelle, contribution à la mémoire sensorielle et modulation par la stimulation corticale

The first steps of cortical somatosensory and nociceptive processing in humans : anatomical generators, functional plasticity, contribution to sensory memory and modulation by cortical stimulation

• Auteur / Autrice : Claire Bradley
• Direction : Luis Garcia-Larrea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 30/10/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Intégration Centrale de la Douleur chez l’Homme (Lyon Saint-Etienne ; 2011-)
• Jury : Président / Présidente : François Mauguière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Satu Jääskeläinen, Roland Peyron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ulf Baumgärtner, Jean-Pascal Lefaucheur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potentiels évoqués (électrophysiologie)

Aire motrice

Électroencéphalographie

Douleur de désafférentation

Mots clés libres

Douleur

Stimulation corticale

Electroencéphalographie

Cortex operculo-insulaire

Modélisation de sources

Douleurs neuropathiques

Cortex moteur

Potentiels évoqués

Pain

Cortical stimulation

Electroencephalography

Operculo-insular cortex

Source modeling

Neuropathic pains

Motor cortex

Evoked potentials

Résumé

Les sensations en provenance de notre corps se combinent pour donner lieu à des perceptions extrêmement variées, pouvant aller de la brûlure douloureuse au toucher agréable. Ces deux types d'informations dites nociceptives et non nociceptive sont traitées au sein du système nerveux somatosensoriel. Dans ce travail de thèse, nous avons modélisé et caractérisé l'activité électrique du cortex operculo-insulaire au sein des réseaux somatosensoriels non-douloureux et nociceptif, grâce à des enregistrements non-invasifs chez l'Homme. La validité du modèle en réponse à un stimulus nociceptif a été évaluée par comparaison avec des enregistrements intra-corticaux réalisés chez des patients épileptiques. Nous avons ensuite utilisé ce modèle pour déterminer si la stimulation corticale non invasive classiquement utilisée pour soulager les douleurs neuropathiques (stimulation magnétique du cortex moteur) permettait de modifier les réponses nociceptives chez des participants sains. Nous avons montré que cette intervention n'est pas plus efficace qu'une stimulation factice (placebo) sur le plan du blocage nociceptif. Finalement, nous avons tenté de stimuler directement le cortex operculo-insulaire, par trois méthodes différentes : par stimulation électrique locale, intracrânienne et par stimulations non-invasives magnétique (rTMS) et électrique (tDCS). Dans l'ensemble, les travaux présentés ici montrent comment une approche non-invasive chez l'Homme permet de caractériser et de moduler l'activité du cortex operculo-insulaire, qui pourrait être une cible intéressante pour le traitement des douleurs réfractaires

The somatosensory system participates in both non-nociceptive and nociceptive information Processing. In this thesis work, we model and characterize the electrical activity of the operculo-insular cortex within non-painful and nociceptive networks, using non-invasive electrophysiological recordings in humans. Validity of the modeled response to a nociceptive stimulus was evaluated by comparing it to intra-cranial recordings in epileptic patients, revealing excellent concordance. We went on to use this model to determine whether a technique of non-invasive cortical stimulation currently used to relieve neuropathic pain (motor cortex magnetic stimulation) was able to modulate acute nociceptive processing in healthy participants. We show that this intervention is not more efficacious than placebo stimulation in blocking nociception. This raises questions regarding the mechanisms of action of this technique in patients, which might implicate a modulation of pain perception at a higher level of processing. Finally, we attempted to stimulate the operculo-insular cortex directly, using three different methods. Low-frequency intra-cortical stimulation in epileptic, transcranial magnetic stimulation (TMS) of the same region in healthy participants and multipolar transcranial electrical stimulation (tDCS).Altogether, the studies presented here show how a non-invasive approach in humans allows characterising and modulating the activity of the operculo-insular cortex. While this region might be an interesting target for future treatment of drug-resistant pain, its stimulation in patients would require further investigation of parameters and procedures