Etude comparative chez les rats mâles et femelles de l'implication du complexe trigémino-cervical et du locus coeruleus dans l'intégration d'une douleur méningée

Comparative study in male and female rats of the involvement of the trigeminocervical complex and the locus coeruleus in the integration of meningeal pain

• Auteur / Autrice : Maxime Barnet
• Direction : Lénaïc Monconduit, Myriam Antri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 25/11/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neuro-Dol (Clermont-Ferrand)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Moisset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Annabelle Réaux-Le Goazigo, Michel Barrot, Serge Marchand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Douleur

Aspect endocrinien

Migraine

Mots clés libres

Neurosciences

Neuroscience

Locus coeruleus

Sex differences

Meninge

Trigeminal complex

Trigeminal nerve

Neuroanatomy

Estrogen

Hormonal cycle

Viral tracer

Fluorogold

Tyrosine hydroxylase

Pain

Migraine

Inflammatory soup

Résumé

La migraine est une pathologie chronique qui est caractérisée par la survenue d’intenses céphalées associées à d’autres symptômes tels que la photo/phonophobie, nausée/vomissements ou encore allodynie : douleur déclenchée par une stimulation non douloureuse. Ces symptômes apparaissent par crises entrecoupées d’intervalles d’accalmie. La migraine touche 15 à 18% de la population dans le monde, est retrouvée préférentiellement chez les femmes, et parfois de manière plus intense lors des menstruations. Même si certains mécanismes de la migraine commencent à être connus, il reste de nombreuses questions et notamment de savoir comment se fait l’intégration de la douleur migraineuse et si cette intégration est différente selon le sexe des individus.Dans notre projet, nous avons exploré chez les rats mâles et femelles, l’implication du complexe trigémino-cervical (CTC) et du Locus Coeruleus (LC) dans le développement de l’allodynie cutanée dans un modèle de douleur méningée induit par l’injection répétée de soupe inflammatoire (IS). La première région cérébrale, le CTC, constitue le premier relai central provenant de la région orofaciale dont les méninges. Le LC est un noyau noradrénergique dont les voies descendantes vont, entre autres, moduler la douleur et projeter sur le CTC. En combinant des analyses comportementales et des techniques immunohistologiques, nous avons montré chez les mâles comme chez les femelles qu’une injection durale d’IS induit une allodynie, qui devient persistante lors de la répétition des injections d’IS. Cependant, l’évolution de l’allodynie est plus rapide chez les femelles. En dissociant les femelles selon leur cycle hormonal : proestrus/estrus (P/E) et Metestrus/Diestrus (M/D), nous avons montré que les femelles P/E avaient une allodynie céphalique plus importante que les femelles M/D après 2 injections d’IS. De plus, en utilisant le marqueur d’activation neuronal c-Fos, les femelles aux stades P/E présentaient une activation plus importante dans le CTC suite à l’inflammation des méninges. Contrairement aux neurones du CTC, les neurones du LC n’ont pas été activés par l’IS, cependant, nous avons pu observer, en condition physiologique, un dimorphisme sexuel importants du LC : les neurones C-Fos dans le LC sont en quantité plus importante chez la femelle que chez le mâle. Enfin, nous nous sommes intéressés aux projections du LC à l’aide de techniques de traçage, et confirmé l’existence de projections directes du LC sur le CTC et de projections indirectes, utilisant la médulla rostro-ventrale comme intermédiaire. Nous avons également observé l’existence de projections corticales superficielles, qui pourraient avoir une influence sur la vascularisation méningée, et indirectement sur le CTC. Il n’existe cependant pas de différences anatomiques de ces projections entre les mâles et les femelles.L’ensemble de ces résultats démontre que l’intégration d’une douleur méningée dépend du cycle hormonal, et que l’activité du CTC est le reflet de cette intégration après deux injections d’IS. Nous avons également montré l’existence de voies directes et indirectes pouvant permettre au LC de moduler le CTC. Enfin, notre projet démontre la nécessité d’inclure les deux sexes dans les études scientifiques et de prendre en compte le cycle hormonal.

Migraine is a chronic condition characterised by the occurrence of intense headaches associated with other symptoms such as photo/phonophobia, nausea/vomiting or allodynia: pain triggered by non-painful stimulation. These symptoms appear in attacks interspersed with intervals of calm. Migraines affect 15 to 18% of the population worldwide, and are found preferentially in women, sometimes more intensely during menstruation. Although some of the mechanisms of migraine are beginning to be understood, there are still many questions to be answered, in particular how migraine pain is integrated and whether this integration differs according to the sex of the individual.In our project, we explored in male and female rats the involvement of the trigemino-cervical complex (TCC) and the Locus Coeruleus (LC) in the development of skin allodynia in a model of meningeal pain induced by repeated injection of inflammatory soup (IS). The first brain region, the TCC, is the first central relay from the orofacial region including the meninges. The LC is a noradrenergic nucleus whose descending pathways will, among other things, modulate pain and project to the TCC. By combining behavioural analyses and immunohistological techniques, we have shown in both males and females that a dural injection of IS induces allodynia, which becomes persistent with repeated IS injections. However, the evolution of allodynia is more rapid in females. By dissociating females according to their hormonal cycle: proestrus/estrus (P/E) and Metestrus/Diestrus (M/D), we showed that P/E females had a greater cephalic allodynia than M/D females after 2 injections of IS. Furthermore, using the neuronal activation marker c-Fos, P/E females showed greater activation in the TCC following meningeal inflammation. In contrast to TCC neurons, LC neurons were not activated by IS, however, we could observe, under physiological conditions, a significant sexual dimorphism of the LC: C-Fos neurons in the LC are in greater quantity in females than in males. Finally, we examined the projections of the LC using tracing techniques and confirmed the existence of direct projections of the LC to the TCC and indirect projections using the rostro-ventral medulla as an intermediate. We also observed the existence of superficial cortical projections, which could have an influence on the meningeal vasculature, and indirectly on the TCC. However, there are no anatomical differences in these projections between males and females.Taken together, these results demonstrate that the integration of meningeal pain is dependent on the hormonal cycle, and that TCC activity reflects this integration after two injections of SI. We have also shown the existence of direct and indirect pathways that may allow the LC to modulate the TCC. Finally, our project demonstrates the need to include both sexes in scientific studies and to take into account the hormonal cycle.