Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recent studies have indicated that nearly half of all surgical patients present a picture of moderate to severe pain what become important to understand the mechanisms involved postoperative pain to be better treat it. Previous studies have shown that incisions can cause mast cell degranulation. Thus, the aim of this study was to investigate the involvement of mast cells and its inflammatory mediators, histamine, serotonin and tryptase in a model of postoperative pain in mice. The depletion of mast cell mediators produced by repeated pre-treatment with compound 48/80 (1, 3, 10 and 10 μg/paw), that promote mast cell degranulation, prevented postoperative nociception (98 ± 23% of inhibition) and reduced histamine and serotonin levels (88 ± 4% and 68 ± 10%, respectively) and tryptase activity (82 ± 14% of reduction) in paw tissue. Furthermore, plantar surgery produced immense mast cell degranulation, as assessed by histology and confirmed by the increased levels of serotonin (three fold higher) and histamine (fifteen fold higher) and by increased activity of tryptase (two fold higher) in the perfused tissue after surgery. Accordingly, pre-treatment with the mast cell membrane stabilizer cromoglycate (200 μg/paw, i.pl.) prevented mechanical allodynia (inhibition of 96 ± 21%) and an increase in histamine (44 ± 10% of inhibition) and serotonin (73 ± 5% of inhibition) levels and prevented the tryptase release (100% of inhibition) induced by plantar surgery. Finally, local treatment with H1 (promethazine, 100 μg/paw, i.pl.), 5-HT3 (ondansetron, 10 μg/paw, i.pl.), 5-HT2A (ketanserin, 5 μg/paw, i.pl.) or PAR-2 (ENMD-1068, 10-100 nmol/paw) receptor antagonists or with the tryptase inhibitor (gabexate, 0.01-1 nmol/paw) partially decreased postoperative nociception in mice. Thus, mast cell activation mechanisms as well as release of mast cells inflammatory mediators and activation of its respective receptors are interesting targets for the development of novel therapies to treat postoperative pain. / Estudos recentes indicam que praticamente a metade de todos os pacientes submetidos à procedimentos cirúrgicos apresentam um quadro de dor moderada à severa, o que torna importante entender os mecanismos envolvidos na dor pós-operatória para melhor tratá-la. Dados da literatura demonstram que incisões podem causar a degranulação de mastócitos. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar o envolvimento dos mastócitos e seus mediadores inflamatórios, serotonina, histamina e triptase, em um modelo de dor pós-operatória em camundongos. A depleção dos mediadores dos mastócitos produzida pelo pré-tratamento repetido com o composto 48/80 (1, 3, 10 e 10 μg/pata), que promove degranulação de mastócitos, preveniu a nocicepção pós-operatória (98 ± 23% de inibição) e reduziu os níveis de histamina e serotonina (88 ± 4 % e 68 ± 10%, de redução, respectivamente) e a atividade da triptase (82 ± 14% de redução) no tecido da pata. Além disso, a cirurgia plantar produziu grande degranulação dos mastócitos, como avaliado por histologia e confirmado pelo aumento dos níveis de serotonina (três vezes maior) e histamina (quinze vezes maior) e pelo aumento na atividade da triptase (duas vezes maior) no perfusato tecidual após a cirurgia. O pré-tratamento com o estabilizador da membrana celular dos mastócitos, cromoglicato (200 μg/pata, i.pl.), preveniu a nocicepção mecânica (inibição de 96 ± 21%) e o aumento dos níveis de histamina (44 ± 10% de inibição) e serotonina (73 ± 5% de inibição), bem como preveniu a liberação de triptase (100% de inibição) induzida pela cirurgia plantar. Finalmente, o tratamento local com os antagonistas dos receptores H1 (prometazina, 100 μg/pata, i.pl.), 5-HT3 (ondansetrona, 10 μg/pata, i.pl.), 5-HT2A (cetanserina, 5 μg/pata, i.pl.) ou PAR-2 (ENMD-1068, 10-100 nmol/pata) ou com o inibidor da triptase (gabexato, 0,01-1 nmol/pata) reduziu parcialmente a dor pós-operatória em camundongos. Assim, os mecanismos de ativação de mastócitos, bem como a liberação dos seus mediadores inflamatórios e conseqüente ativação dos seus respectivos receptores são alvos interessantes para o desenvolvimento de novas terapias para tratar a dor pós-operatória.

Neuropathic pain is one of the most debilitating disorders. Currently available treatments for neuropathic pain are still unsatisfactory as they have only limited treatment effect and patients may suffer from unwanted side effects. Mechanism-based approaches to neuropathic pain treatment are considered to be more effective. Therefore multiple studies are dedicated to study the pathophysiological mechanisms of neuropathic pain. One of the possible underlying mechanism that causes neuropathic pain is neuroinflammation. Recent studies suggested that angiotensin II ( main effector molecule of the renin-angiotensin system) via its receptors in the central nervous system may be involved in the neuroinflammatory processes. The aim of this study was to investigate the role of angiotensin receptor type 1 in the developement and maintenance of neuropathic pain induced in animal model. Spinal nerve ligation (L5) was used as a model of peripheral neuropathy. Our results showed that treatment with AT1R blocker losartan markedly reduced thermal hyperalgesia and reduced increased sensitivity to mechanical stimuli in the SNL-operated rats.This indicates a possibly significant role of AT1 receptors in the development of neuropathic pain, probably due to reduction of neuroinflammation in the nervous system. These findings...

Migraine et névralgie du trijumeau sont deux douleurs céphaliques bien différentes, associées à des manifestations allodyniques. Reflétant une sensibilisation centrale, étudier l’allodynie permet de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ces douleurs.- Dans le cas de la migraine: La céphalée est susceptible d’induire par son intensité et sa répétition des modifications profondes du fonctionnement cérébral, conduisant à l’amplification à la fois temporelle (chronicité) et spatiale (allodynie et hyperalgésie extracéphalique) de l’information nociceptive. Les modifications sont durables puisque l’hyperalgésie extra-trigéminale est constante chez le migraineux notamment en période intercritique. Cet état «préallodynique» permanent pourrait être attribuable à une facilitation tonique descendante des informations nociceptives afférentes au niveau de la corne dorsale. L’allodynie qui se développe préférentiellement au cours des crises seraient davantage liée à une altération de l’inhibition descendante corrélée à la fréquence des crises. La mise en jeu des mécanismes inhibiteurs descendant semble être modulable. L’altération des CIDN chez les migraineux est améliorée lorsque des antalgiques/traitements de crise de migraine sont régulièrement consommés. Le sevrage en antalgiques améliore la fréquence des crises mais engendre une re-dégradation des CIDN. L’abus joue donc un rôle promoteur des crises soit via un effet périphérique au niveau des afférences primaires, soit au niveau cortical, mais en tout cas, pas via une altération de la modulation inhibitrice descendante issues des structures du tronc cérébral. - Dans le cas de la névralgie du trijumeau, l’allodynie a des caractéristiques différentes puisqu’elle est très localisée, paroxystique, mécanique et dynamique. Néanmoins la mise en évidence d’une allodynie à tous les modes diffuse au niveau céphalique fait évoque l’existence d’une sensibilisation centrale dans la névralgie du trijumeau. La corrélation qui existe entre abaissement des seuils et nombre de désafférentations d’origine dentaire,amène à envisager que les lésions répétées au niveau des fibres de type C, est à même d’induire des modifications plastiques au niveau de la corne dorsale du sous noyau caudal, permettant alors aux fibres myélinisées de gros calibres, d’accéder aux voies de la nociception, notamment les couches superficielles.Ce facteur serait prédisposant mais pas en lui même un facteur causal suffisant. Une compression nerveuse est plus souvent retrouvée du coté douloureux mais ne semble pas non plus à elle un facteur suffisant pour générer la douleur. La compression nerveuse pourrait contribuer à la pathologie soit via une aggravation de la déafférentation, notamment au niveau des fibres A, soit via un rôle générateur local de potentiels d’action au niveau de ces fibres de gros calibre, ce qui expliquerait qui plus est la disparition très rapide, parfois quasi immédiate de la douleur lorsque les patients subissent une micro-décompression vasculaire. / Migraine and trigeminal neuralgia are two separate cephalic pain characterized by allodynia. Allodynia is of intense interest because it is a way to explore mechanism of pain. Then our work helps to better understanding pathophysiology of these two pain cephalic diseases. -In migraine: During attacks, cutaneous allodynia can extend outside the head involving mosthly thermal modalities. In between attack migraine patients are also characterized by greater extracephalic temporal pain summation and hyperalgesia unrelative to headache frequency or medication intake. Extratrigeminal hyperalgesia and allodynia may be consequence of central sensitization of spinal dorsal horn neurol in relation to tonic descending facilitation of pain. Migraine patients have also impairment of DNIC but in opposite to pain facilitation, DNIC magnitude is changed by several conditions. Loss of DNIC may be driven by repetition of headache and could lead to allodynia extension during attacks. Medication overuse also improves migraine-induced DNIC impairment. Since improvement of DNIC is not able to offset central sensitization, pain facilitation and descending inhibitory input involve two separate and independent ways. Moreover medication overuse may promote the increasing of headache frequency acting on others brain structures than descending pain inhibition. - In trigeminal neuralgia: our current findings promote the possibility that small fibers lesions due to dental deafferentation are predisposing factors for classical trigeminal neuralgia. Patients with CTN have bilateral trigeminal pain hypersensitivity over the trigeminal region, suggesting a central sensitization process. The relationship between pain thresholds and number of dental deafferentations suggest a role of the peripheral input as a driving factor for inducing sensitization. This may have clinical implications in term of the spreading symptomatology, and may promote the development of pain symptoms. In contrast, as for the NVC, the dental deafferentation is only one of several (unknown) conditions that are necessary but not sufficient for trigeminal neuralgia. Even compression could be an aggravating factor of axonal damages; neurovascular contact could be a triggerpromoting excitability of healthy large myelinated fibers.

Le récepteur B1 des kinines (RB1) joue un rôle important dans l'inflammation et la nociception. Les sites de liaison du RB1 sont augmentés dans la moelle épinière et le ganglion de la racine dorsale (GRD) chez le rat après la ligature partielle du nerf sciatique (LPNS). Dans ce modèle classique de douleur neuropathique, le traitement aigu avec des antagonistes sélectifs du RB1 renverse l'hyperalgésie thermique mais non pas l’allodynie. Cette étude vise à définir dans ce modèle de LPNS: 1- les effets de traitements aigu et chronique avec des antagonistes du RB1 sur l’hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid; 2- la contribution du TRPV1 et du stress oxydatif dans la composante de la douleur neuropathique associée au RB1; 3- l’expression du RB1 au niveau de la moelle épinière lombaire, le GRD et le nerf sciatique par RT-PCR quantitatif (Reverse transcriptase-polymerase chain reaction); 4- la localisation cellulaire du RB1 dans la moelle épinière lombaire par microscopie confocale. L’hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid ont été mesurées par le réflexe de retrait de la patte arrière après l’application à la surface plantaire d’une source radiante de chaleur (méthode Hargreaves), de filaments de Von Frey et d’une goutte d’acétone qui produit une sensation de froid par évaporation. Nous avons montré, dans un premier temps, que l'hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid sont renversées par un traitement chronique avec l’antagoniste du RB1, SSR240612, administré par gavage à raison de 10 mg /kg/jr entre le 15 e et le 20 e jour après la ligature du nerf sciatique et par un traitement antioxydant, la N-acétyl-L-cystéine, administrée par gavage à la dose de 1g/kg/jr, 4jours précédant la ligature et pendant les 2 semaines après la ligature. Un traitement aigu avec le ii SSR240612 (10 mg/kg) ou avec un antagoniste du RB1 qui ne traverse pas la barrière hémato-encéphalique, le R-954 (2mg/kg, s.c.), n’a bloqué que l’hyperalgésie thermique. Dans un second temps, l’antagoniste du TRPV1, le SB366791, administré à raison de 1 mg/kg/jr par voie sous-cutanée du j-1 au j-14 a renversé l’allodynie tactile et l’hyperalgésie thermique. De plus, nous avons noté deux semaines après la LPNS, des augmentations significatives des niveaux d'ARNm du RB1 dans la moelle épinière lombaire, le nerf sciatique et le GRD du côté ipsilatéral à la ligature. Ces augmentations ont été renversées par le traitement avec la N-acétyl-L-cystéine et l’antagoniste du TRPV1. Le RB1 a été localisé au niveau des fibres de type C avec le marquage au CGRP (Calcitonin Gene-Related Peptide) et au niveau de la microglie utilisant le marquage au Iba-1 dans la moelle épinière lombaire des rats ayant subi une LPNS, 2 semaines plus tôt. Au terme de cette étude, nous avons suggéré que la surexpression du RB1 sur les fibres de type C contribuerait à l’hyperalgésie thermique alors que le RB1 sur la microglie dans la moelle épinière contribuerait aux allodynies tactile et au froid dans le modèle LPNS chez le rat. Le stress oxydatif pourrait être impliqué dans l’induction du RB1. Bien que le rôle du TRPV1 semble plutôt limité à la douleur thermique, il pourrait cependant agir via le RB1 sur les fibres de type C. / The kinin B1 receptor (B1R) plays an important role in inflammation and nociception. B1R binding sites are increased in the spinal cord and dorsal root ganglion (DRG) in rats after partial sciatic nerve ligation (PSNL). In this classic model of neuropathic pain, acute treatment with selective B1R antagonists reversed thermal hyperalgesia but not allodynia. This study aims at determining in this model of PSNL: 1- the acute and chronic effects of B1R antagonists on thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia; 2- the contribution of TRPV1 and the oxidative stress in the component of neuropathic pain associated to B1R; 3 - the expression of B1R in the lumbar spinal cord, the DRG and the sciatic nerve by quantitative RT-PCR (Reverse transcriptase-polymerase chain reaction); 4 - the cellular localization of B1R in the lumbar spinal cord by confocal microscopy. Thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia were measured by the reflex withdrawal of the hindpaw after application to the plantar surface of a radiant heat source (Hargreaves method), Von Frey filaments and a drop of acetone that produces a sensation of cold by evaporation. We have shown, firstly, that the thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia are reversed by chronic treatment with the B1R antagonist, SSR240612, administered by gavage at a dose of 10 mg/ kg / day from day 15 to day 20 after sciatic nerve ligation and with antioxidant treatment, N-acetyl-L-cysteine, administered by gavage at a dose of 1g /kg/ day, four days before ligation and for two weeks after ligation. Acute treatment with SSR240612 (10 mg/kg) or with the B1R antagonist R-954 (2 mg/kg, s.c.) which does not pass the blood-brain barrier blocked thermal hyperalgesia only.

Thèse réalisée en co-tutelle avec l'Université Claude Bernard de Lyon 1, en France. / La gestion de la douleur neuropathique reste un challenge en médecine, malgré le nombre de traitements actuellement disponible. L’expérimentation animale a généré beaucoup d’informations concernant la douleur, mais ces connaissances demeurent insuffisantes pour développer de nouveaux analgésiques plus efficaces tout en restant sécuritaires. La douleur est un symptôme clinique complexe avec de multiples origines, et les mécanismes de douleur centraux et périphériques dépendent de l’évolution de la pathologie. Il est donc essentiel d’investiguer plus profondément les mécanismes moléculaires responsables de l’initiation et du maintien de la douleur, afin de cibler de nouvelles voies de transmission de la nociception plus prometteuses pour soulager la neuropathie et développer de meilleures stratégies thérapeutiques. Ce projet s’est donc intéressé plus particulièrement à la famille des tachykinines issues du gène TAC1 (substance P, ses précurseurs et métabolites, et neurokinine A sont les peptides ciblés pour ce projet de recherche), une famille de neuropeptides qui joue un rôle critique dans la transmission nociceptive. Pour réaliser cette étude, nous avons d’abord développé une stratégie de quantification afin de quantifier les expressions des différents neuropeptides bioactifs cibles, par HPLC-MS/MS. Puisqu’il existe différentes stratégies de quantification des peptides par HPLC-MS/MS, une méthode analytique fiable et robuste était nécessaire pour répondre aux objectifs de recherche. Nous avons développé une méthode utilisant la quantification relative avec un étalon interne stable marqué isotopiquement. En effet, pour quantifier les neuropeptides d’intérêt de l’étude, c’est la stratégie qui s’est avérée la plus reproductible et précise. Suite à la mise au point de la stratégie de quantification, nous avons utilisé des modèles animaux, souvent nécessaires pour faire progresser la recherche scientifique sur la compréhension de la douleur. Le modèle de constriction chronique du nerf sciatique (CCI) est un modèle validé, largement utilisé pour induire et étudier la douleur neuropathique. Afin de s’assurer du développement de la neuropathie, deux tests comportementaux, les filaments de von Frey et le test de Hargreaves, ont été employés avant et après la CCI. Les cerveaux, les élargissements lombaires et les plasmas des animaux ont été prélevés afin d’effectuer les analyses pour quantifier la modulation d’expression des différents neuropeptides bioactifs cibles entre le groupe animal contrôle et le groupe pathologique. Ceci a révélé une augmentation significative des concentrations spinales de β-tachykinine58-71, SP et SP3-11 chez les rats neuropathiques, signifiant donc que l’expression de ces trois peptides est étroitement liée. Au contraire, la concentration spinale de SP5-11 est diminuée de façon significative chez les animaux neuropathiques. De plus, les concentrations cérébrales de β-tachykinine58-71 et SP sont significativement plus élevées chez les rats neuropathiques. Tandis qu’aucune différence significative n’est notée au niveau des concentrations spinales ou cérébrales de NKA, β- tachykinine58-70, SP6-11 et SP1-7. Ceci suggère que la β-tachykinine58-71, SP, SP3-11 et SP5-11 pourraient potentiellement servir de biomarqueurs de la douleur neuropathique. Nous avons aussi utilisé un modèle de souris knock-out, déficientes au niveau du gène du récepteur TRPV1 (TRPV1-/-), afin d’étudier les modulations d’expression de différentes tachykinines en fonction de la présence ou non du récepteur TRPV1, connu pour être étroitement lié aux tachykinines. Le récepteur vanilloïde TRPV1 est impliqué dans la transmission du signal douloureux en étant surexprimé, contribuant à la ensibilisation. Nos résultats ont montré que les concentrations spinales et cérébrales de SP et NKA sont significativement diminuées dans les tissus des souris TRPV1-/-. Ceci démontre la contribution des tachykinines dans la modulation du seuil douloureux, ainsi qu’un lien entre l’expression de SP et NKA et celle du récepteur TRPV1 dans les systèmes nerveux central et périphérique. En effet, les récepteurs vanilloïdes, et plus particulièrement le récepteur TRPV1, jouent un rôle central dans le processus de stimuli nociceptifs. Il est aussi connu que plusieurs ligands du TRPV1, tels que l’eugénol, la vanilline, le [6]-gingérol, ou des agonistes endogènes comme certains endovanilloïdes atténuent la douleur neuropathique en agissant sur le récepteur TRPV1. Suite à ces résultats, nous nous sommes intéressés aux métabolites de SP. En effet, différents mécanismes permettent la libération de SP suite à une lésion et à l’établissement de la douleur neuropathique. Il est bien documenté que le foie est l’organe principal du métabolisme. Par conséquent, au niveau sanguin, ce seront des métabolites de SP qui pourront être exprimés. Nous avons donc choisi d’étudier la stabilité métabolique de SP dans des microsomes de foie de rat, de souris et d’humain. Nos résultats ont montré que SP est rapidement dégradée et que le profil métabolique est différent selon l’espèce étudiée. Par conséquent, plusieurs métabolites de SP semblent intéressants et possèdent des activités pharmacologiques qui leur sont propres, dont SP1-7, SP3-11 et SP5-11. SP, ses métabolites et ses précurseurs, ainsi que NKA s’avérant intéressants en tant que biomarqueurs potentiels de la douleur neuropathique, il semblait aussi important de développer une méthode pour les quantifier dans le plasma. En effet, il est plus aisé de collecter du plasma pour éviter de sacrifier l’animal dans le but de réaliser des études cinétiques à long terme ou de développer des méthodes de dosages applicables à l’humain. Nous avons donc développé une méthode HPLC-MS/MRM afin de pouvoir estimer le niveau endogène des neuropeptides cibles dans le plasma. En revanche, nous n’avons pas eu la chance de pouvoir quantifier ces peptides dans le plasma collecté lors de l’étude animale. Il reste encore de nombreuses études à réaliser avant de pouvoir répondre à toutes les questions concernant la douleur neuropathique, sa transmission et les traitements possibles. Ce projet de doctorat a permis de commencer à éclairer la recherche sur la voie des tachykinines. / The management of neuropathic pain remains a challenge in medicine, despite the availability of numerous drugs. Animal experimentation has generated a tremendous amount of information about pain, but this knowledge is still insufficient for new more efficient and safe analgesics. Pain is a complex clinical symptom with multiple origins, and peripheral and central pain mechanisms depend on the pathology evolution. Thus, it is essential to further investigate the mechanisms responsible for the initiation and maintenance of pain in order to develop better effective therapies. This project is particularly focused on the tachykinin family encoded by TAC1 gene (substance P, its precursors and metabolites, neurokinin A), a family of neuropeptides that plays a critical role in nociceptive transmission. We initially developed a quantification strategy in order to study the targeted bioactive neuropeptide expression modulation by HPLC-MS and HPLC-MS/MS. And it is critical to develop reliable and robust analytical methods to reach the objectives. So, we developed a method using relative quantification with stable isotopic labeled internal standards. In fact, in order to quantify target neuropeptides, this strategy was the most reproducible and accurate. Following the development of the relative quantification strategy, we used validated animal models, fundamental to better knowledges of painful molecular mechanisms. The model of chronic constriction injury of the sciatic nerve (CCI) is a validated model, widely used to induce and study neuropathic pain. To perform complete data, two behavioral tests, von Frey filaments and Hargreaves test, were used before and after the CCI to ensure the neuropathy establishment. The animal brains, lumbar enlargements and plasmas were collected to quantify the expression modulation of different targeted bioactive neuropeptides between the CCI group versus the control group. HPLC-MS/MS analyses revealed that the spinal β-tachykinin58-71, SP and SP3-11 concentrations were significantly up-regulated in neuropathic animals, meaning these peptide expressions are closely related to pain behavior. In contrast, the spinal SP5-11 concentration in neuropathic animals revealed a significant down-regulation compared with normal animals. Moreover, the brain β-tachykinin58-71 and SP concentrations were significantly up-regulated in neuropathic animals. Interestingly, no significant concentration differences were observed in the spinal cord and brain for NKA, β-tachykinine58-70, SP6-11 and SP1-7. This suggests that β-tachykinin58-71, SP, SP3-11 and SP5-11 could potentially serve as drug efficacy markers in early drug discovery. We also used a knock-out mice model, deficient in the TRPV1 receptor gene (TRPV1- /-) to study the expression modulation of different tachykinins according to the presence or absence the TRPV1 receptor. The TRPV1 receptor is known to be closely related to tachykinins. The over-expressed TRPV1 vanilloid receptor is involved in the transmission of painful signal, leading to the sensitization. Our results revealed that SP and NKA spinal and brain concentrations were significantly decreased in TRPV1-/- mice. These results suggest an important tachykinin contribution in the pain threshold modulation, and a close link between SP, NKA and TRPV1 expressions in the central and peripheral nervous systems. Vanilloid receptors, particularly the TRPV1 receptor, play a central role in the nociceptive stimuli transmission. It is also known that several TRPV1 agonists, such as eugenol, vanillin, [6]-gingerol, or endogenous agonists like endovanilloids alleviate pain in neuropathic and osteoarthritis models via their action on the TRPV1 receptor. There are several mechanisms leading to the SP release following an injury and the neuropathy development. Nowadays, it is well documented the liver is the main organ of the metabolism. Thus, SP metabolites could be expressed in the blood level. So we are interested to SP metabolic stability in rat, mouse and human liver microsomes. Our results showed that SP is rapidly degraded and the metabolic profile is different depending on the species studied. Several SP metabolites seem interesting and have pharmacological activities, including SP1-7, SP3-11 and SP5-11. As all these neuropeptides seemed interested targets like potential biomarkers of neuropathic pain, we developed a method to quantify them in the plasma. Additionally, it is easier to collect plasma to avoid sacrificing the animal in order to achieve long-term kinetic studies or develop assay methods applicable to humans. So we have developed a HPLC-MS/MRM analytical method to estimate the targeted neuropeptide endogenous levels in plasmas. However, we did not have the chance to quantify these peptides in collected plasmas during the animal study. A lot of studies are still required to clarify different pathways involved in neuropathic pain in order to develop better and safer therapeutic strategies. This project allowed to better understanding of mecanisms related to tachykinin activities.

A dor neuropática após lesão da medula espinal é uma condição complexa que responde mal aos tratamentos convencionais. O transplante de células representa uma terapia promissora; no entanto, o tipo de célula ideal em termos de potencial neurogênico e eficácia contra a dor permanecem controversos. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a capacidade de células tronco neurais fetais (CTNf) em aliviar a dor crônica e, secundariamente, avaliar os efeitos na recuperação motora. Com este propósito, inicialmente foi realizado um piloto para definir o melhor modelo animal, no qual ratos Wistar foram submetidos à lesão medular traumática de intensidade leve ou moderada (altura do pêndulo 12,5mm e 25mm, respectivamente) utilizando o NYU Impactor. Os resultados indicaram que a lesão medular de intensidade moderada é um bom modelo para o estudo da dor neuropática central, pois, além de apresentar um déficit motor e um quadro álgico mais acentuado que os animais submetidos à lesão leve, os animais se mantiveram estáveis ao longo do estudo. Ademais, alterações sensoriais foram observadas desde os primeiros dias após a lesão e permaneceram por pelo menos oito semanas, viabilizando o objetivo do trabalho. Em vista do resultado do piloto, ratos Wistar foram submetidos à lesão medular de intensidade moderada; sete dias após a lesão medular iniciou-se a imunossupressão com ciclosporina, e dez dias após a lesão os animais receberam injeções intra-espinais de meio de cultivo (grupo sham) ou de CTNf extraídas das vesículas telencefálicas (grupo VT) ou da região ponto-bulbar ventral (grupo BV) de embriões E14 da mesma espécie. As avaliações sensitivas e motoras foram realizadas durante oito semanas. Posteriormente, as medulas espinais foram processadas para imunofluorescência e as CTNf transplantadas foram quantificadas por estereologia. Os resultados mostraram uma melhora da hiperalgesia térmica no grupo VT após a quinta semana de transplante (p < 0,001) e no grupo BV após a quarta semana (p < 0,001). Além disso, a alodínia mecânica melhorou nos grupos VT e BV na 8ª semana (VT p < 0,05 e BV p < 0,01 comparados com sham). Nenhuma recuperação motora significativa foi observada nos grupos tratados em relação ao grupo sham. A análise estereológica mostrou que ~70% das células VT e BV diferenciaram-se em neurônios NeuN+, com alta proporção de células encefalinérgicas e GABAérgicas no grupo VT (44% e 42%, respectivamente) e encefalinérgicas e serotoninérgicas no grupo BV (50% e 47%, respectivamente). Nosso estudo sugere que os precursores neuronais oriundos das VT e BV, uma vez implantados na medula espinal lesada, maturam em diferentes subtipos neuronais, principalmente GABAérgicos, serotoninérgicos e encefalinérgicos, e ambos precursores foram capazes de aliviar a dor, apesar de não haver recuperação motora significativa / Neuropathic pain after spinal cord injury (SCI) is a complex condition which responds poorly to usual treatments. Cell transplantation represents a promising therapy; nevertheless, the ideal cell type in terms of neurogenic potential and effectiveness against pain remains largely controversial. Thus, the objective of the present study was to evaluate the ability of fetal neural stem cells (fNSC) to relieve chronic pain and, secondarily, to evaluate the effects on motor recovery. For this purpose, a pilot was initially designed to define the best animal model; accordingly, Wistar rats were submitted to traumatic spinal cord injury of mild or moderate intensity (pendulum height 12.5mm and 25mm, respectively) using the NYU Impactor. The results indicated that spinal cord injury of moderate intensity is a good model for the study of central neuropathic pain, because in addition to a motor function deficit and painful sensation more pronounced than the animals submitted to mild injury, the animals remained stable throughout the study. Additionally, sensitive deficits were observed from the first days after the injury and lasted eight weeks, enabling the objective of the work. Based on the pilot result, Wistar rats were submitted to moderate spinal cord injury; seven days after spinal cord injury, immunosuppression with cyclosporine was initiated; ten days after injury the animals received intra-spinal injections of culture medium (sham group) or fNSC extracted from the telencephalic vesicles (TV group) or from the ventral medulla (VM group) of E14 embryos of the same species. Behavioral and pain assessment were performed weekly during eight weeks. Thereafter, spinal cords were processed for immunofluorescence, and transplanted fetal cells were quantified by stereology. The results showed improvement of thermal hyperalgesia in TV group after the fifth week of transplantation (p < 0.001) and in VM group after the fourth week (p < 0.001). Moreover, mechanical allodynia improved in both TV and VM groups at the 8th week (TV p < 0.05 and VM p < 0.01 compared to sham). No significant motor recovery was observed in TV and VM groups when compared to sham group. Stereological analyses showed that ~70% of TV and VM cells differentiated into NeuN+ neurons, with high proportion of enkephalinergic and GABAergic cells in the TV group (44% and 42%, respectively) and enkephalinergic and Serotoninergic cells in the VM group (50% and 47%, respectively). Our study suggests that neuronal precursors from the TV and VM, once implanted into the injured spinal cord, maturate into different neuronal subtypes, mainly GABAergic, serotoninergic, and enkephalinergic, and both precursors were able to alleviate pain, despite no significant motor recovery

A técnica de laserterapia é um método não-invasivo que demonstra clinicamente ser eficaz na redução da sensibilidade à dor. O presente estudo visou examinar os efeitos da aplicação do LASER sobre a sensibilidade dolorosa induzida pela constrição crônica do nervo isquiático (CCI) de ratos. Os animais foram submetidos a ensaios comportamentais e a dez sessões de laserterapia. Observamos melhora para os testes comportamentais o que corrobora com os ensaios de imunoblotting no gânglio da raiz dorsal, onde observamos uma diminuição de Substância P no grupo de animais tratados com LASER. Com relação aos ensaios imunoenzimático de ELISA, observamos diminuição de citocinas pró-inflamatória e uma tendência ao aumento de citocina anti-inflamatória. Não observamos diferença estatística na análise dos receptores opióides MOR , DOR e KOR . Podemos concluir que o LASER é eficaz e age na modulação da dor neuropática. / The technique of laser therapy is a not invasive method that demonstrates clinically to be effective in reducing sensitivity to pain. This study aimed to examine the effects of application of LASER on pain sensitivity induced by chronic constriction of the sciatic nerve (CCI) in rats. The animals were subjected to behavioral tests and the ten sessions of laser therapy. We observed and improvement for behavioral tests which corroborates with immunoblotting assays in the dorsal root ganglion, where we observes a decrease of substance P in the group of animals treated with LASER. Regarding immunoenzymatic ELISA assay, we observed a decrease of pro-inflammatory cytokines and a possible increase in anti-inflammatory cytokine. No statistical difference in the analysis of opioid receptor MOR, DOR and KOR.

A dor neuropática após lesão da medula espinal é uma condição complexa que responde mal aos tratamentos convencionais. O transplante de células representa uma terapia promissora; no entanto, o tipo de célula ideal em termos de potencial neurogênico e eficácia contra a dor permanecem controversos. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a capacidade de células tronco neurais fetais (CTNf) em aliviar a dor crônica e, secundariamente, avaliar os efeitos na recuperação motora. Com este propósito, inicialmente foi realizado um piloto para definir o melhor modelo animal, no qual ratos Wistar foram submetidos à lesão medular traumática de intensidade leve ou moderada (altura do pêndulo 12,5mm e 25mm, respectivamente) utilizando o NYU Impactor. Os resultados indicaram que a lesão medular de intensidade moderada é um bom modelo para o estudo da dor neuropática central, pois, além de apresentar um déficit motor e um quadro álgico mais acentuado que os animais submetidos à lesão leve, os animais se mantiveram estáveis ao longo do estudo. Ademais, alterações sensoriais foram observadas desde os primeiros dias após a lesão e permaneceram por pelo menos oito semanas, viabilizando o objetivo do trabalho. Em vista do resultado do piloto, ratos Wistar foram submetidos à lesão medular de intensidade moderada; sete dias após a lesão medular iniciou-se a imunossupressão com ciclosporina, e dez dias após a lesão os animais receberam injeções intra-espinais de meio de cultivo (grupo sham) ou de CTNf extraídas das vesículas telencefálicas (grupo VT) ou da região ponto-bulbar ventral (grupo BV) de embriões E14 da mesma espécie. As avaliações sensitivas e motoras foram realizadas durante oito semanas. Posteriormente, as medulas espinais foram processadas para imunofluorescência e as CTNf transplantadas foram quantificadas por estereologia. Os resultados mostraram uma melhora da hiperalgesia térmica no grupo VT após a quinta semana de transplante (p < 0,001) e no grupo BV após a quarta semana (p < 0,001). Além disso, a alodínia mecânica melhorou nos grupos VT e BV na 8ª semana (VT p < 0,05 e BV p < 0,01 comparados com sham). Nenhuma recuperação motora significativa foi observada nos grupos tratados em relação ao grupo sham. A análise estereológica mostrou que ~70% das células VT e BV diferenciaram-se em neurônios NeuN+, com alta proporção de células encefalinérgicas e GABAérgicas no grupo VT (44% e 42%, respectivamente) e encefalinérgicas e serotoninérgicas no grupo BV (50% e 47%, respectivamente). Nosso estudo sugere que os precursores neuronais oriundos das VT e BV, uma vez implantados na medula espinal lesada, maturam em diferentes subtipos neuronais, principalmente GABAérgicos, serotoninérgicos e encefalinérgicos, e ambos precursores foram capazes de aliviar a dor, apesar de não haver recuperação motora significativa / Neuropathic pain after spinal cord injury (SCI) is a complex condition which responds poorly to usual treatments. Cell transplantation represents a promising therapy; nevertheless, the ideal cell type in terms of neurogenic potential and effectiveness against pain remains largely controversial. Thus, the objective of the present study was to evaluate the ability of fetal neural stem cells (fNSC) to relieve chronic pain and, secondarily, to evaluate the effects on motor recovery. For this purpose, a pilot was initially designed to define the best animal model; accordingly, Wistar rats were submitted to traumatic spinal cord injury of mild or moderate intensity (pendulum height 12.5mm and 25mm, respectively) using the NYU Impactor. The results indicated that spinal cord injury of moderate intensity is a good model for the study of central neuropathic pain, because in addition to a motor function deficit and painful sensation more pronounced than the animals submitted to mild injury, the animals remained stable throughout the study. Additionally, sensitive deficits were observed from the first days after the injury and lasted eight weeks, enabling the objective of the work. Based on the pilot result, Wistar rats were submitted to moderate spinal cord injury; seven days after spinal cord injury, immunosuppression with cyclosporine was initiated; ten days after injury the animals received intra-spinal injections of culture medium (sham group) or fNSC extracted from the telencephalic vesicles (TV group) or from the ventral medulla (VM group) of E14 embryos of the same species. Behavioral and pain assessment were performed weekly during eight weeks. Thereafter, spinal cords were processed for immunofluorescence, and transplanted fetal cells were quantified by stereology. The results showed improvement of thermal hyperalgesia in TV group after the fifth week of transplantation (p < 0.001) and in VM group after the fourth week (p < 0.001). Moreover, mechanical allodynia improved in both TV and VM groups at the 8th week (TV p < 0.05 and VM p < 0.01 compared to sham). No significant motor recovery was observed in TV and VM groups when compared to sham group. Stereological analyses showed that ~70% of TV and VM cells differentiated into NeuN+ neurons, with high proportion of enkephalinergic and GABAergic cells in the TV group (44% and 42%, respectively) and enkephalinergic and Serotoninergic cells in the VM group (50% and 47%, respectively). Our study suggests that neuronal precursors from the TV and VM, once implanted into the injured spinal cord, maturate into different neuronal subtypes, mainly GABAergic, serotoninergic, and enkephalinergic, and both precursors were able to alleviate pain, despite no significant motor recovery

Les RF-amides (RFRPs, NPFF, QRFP, PrRPs, Kisspeptines) sont une famille de peptides caractérisée par une signature Arg-Phe-NH2 à l’extrémité C-terminale très conservée au cours de l’évolution. Ils exercent leurs effets via 5 récepteurs couplés aux protéines G (NPFF1R, NPFF2R, QRFPR, PrRPR, Kiss1R), et plusieurs études soutiennent leur implication dans la modulation de nombreuses fonctions physiologiques telles que la douleur et la nociception, la reproduction, ou encore le métabolisme. Néanmoins, l’étude de ces systèmes est entravée par l’absence d’outils pharmacologiques tels que des antagonistes sélectifs. C’est pourquoi mon travail de thèse a consisté au développement d’outils pharmacologiques permettant de répondre à ces attentes, particulièrement sur les récepteurs NPFF1R, NPFF2R et Kiss1R. Des études de relation structure-activité nous ont amenés à considérer l’importance de la signature Arg-Phe-NH2 dans l’activité des peptides RF-amides sur leurs récepteurs. L’introduction de modifications au niveau N-terminal ou C-terminal du dipeptide Arg-Phe-NH2 nous a conduits à l’identification d’un antagoniste hautement affin et sélectif pour le récepteur NPFF1R in vitro et in vivo. Ce dernier nous a permis d’identifier le rôle du récepteur NPFF1R dans les effets secondaires liés à l’administration d’opiacés, tels que l’hyperalgésie et la tolérance morphinique. La responsabilité du récepteur NPFF1R dans ces phénomènes a été par la suite confirmée chez des souris KO NPFF1R. De plus, des données plus récentes suggèrent l’importance de ce dernier au niveau de l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadotropique (HHG) des animaux saisonniers, et en particulier du hamster. Notre antagoniste nous a permis de déterminer le rôle du récepteur NPFF1R dans la libération de LH induite par le RFRP-3. Pour la première fois, nous avons également mis en évidence des molécules hautement affines et sélectives pour le récepteur NPFF2R, pour lequel nous avons révélé une activité agoniste partielle in vitro. Mon travail a également mené à la caractérisation in vitro d’un antagoniste sélectif du récepteur Kiss1R, qui vient compléter l’ensemble des outils disponibles pour l’étude des fonctions physiologiques modulées par ce récepteur et son ligand, la kisspeptine. Dans l’ensemble, mon travail de thèse a permis de caractériser plusieurs ligands affins et sélectifs des récepteurs à peptides RF-amides, et de mettre en lumière le rôle du système RFRP-3/NPFF1R dans les effets à long-terme liés aux opiacés. / RF-amides (RFRPs, NPFF, QRFP, PrRPs, Kisspeptins) belong to a family of peptide characterized by a Arg-Phe-NH2 C-terminus highly conserved throughout the evolution. They target 5 G-protein coupled receptors (NPFF1R, NPFF2R, QRFPR, PrRPR, Kiss1R) and most studies highlight their roles in the modulation of various functions as pain and nociception, reproduction or metabolism. Nonetheless, the study of these systems is severely limited by the absence of pharmacological tools as selective antagonists. Thus, my PhD project consisted in the development of selective ligands to answer these questions, notably on NPFF1R, NPFF2R and Kiss1R receptors. Structure-Activity relationship studies highlighted the importance of Arg-Phe-NH2 signature for the activity of RF-amide peptides on their receptors. Introduction of modifications at N or C-terminus of Arg-Phe-NH2 dipeptide led us to the identification of a compound displaying high affinity, selectivity and antagonist activity for NPFF1R both in vitro and in vivo. This compound allowed us to identify the critical role played by NPFF1R in the secondary effects related to opiates administration, as hyperalgesia and analgesic tolerance. The involvement of NPFF1R was then confirmed in KO NPFF1R mice. Moreover, recent data suggest the importance of NPFF1R on hypothalamo-pituitary gonadotropic (HPG) axis of seasonal animals, and particularly of hamsters. Our antagonist allowed us to decipher the role of NPFF1R in RFRP-3-induced-LH release. For the first time, we also have characterized high affinity and selective compounds for NPFF2R that display partial agonist activity in vitro. Moreover, our work led to the in vitro characterization of a selective antagonist for Kiss1R, that complete the available tools to study the physiological functions modulated by this receptor and its ligand, the kisspeptine. Overall, my PhD thesis led to the characterization of several selective ligands for RF-amide receptors, and highlight the role of RFRP-3/NPFF1R system in the long-term effects associated to opiates.

Le récepteur B1 des kinines (RB1) joue un rôle important dans l'inflammation et la nociception. Les sites de liaison du RB1 sont augmentés dans la moelle épinière et le ganglion de la racine dorsale (GRD) chez le rat après la ligature partielle du nerf sciatique (LPNS). Dans ce modèle classique de douleur neuropathique, le traitement aigu avec des antagonistes sélectifs du RB1 renverse l'hyperalgésie thermique mais non pas l’allodynie. Cette étude vise à définir dans ce modèle de LPNS: 1- les effets de traitements aigu et chronique avec des antagonistes du RB1 sur l’hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid; 2- la contribution du TRPV1 et du stress oxydatif dans la composante de la douleur neuropathique associée au RB1; 3- l’expression du RB1 au niveau de la moelle épinière lombaire, le GRD et le nerf sciatique par RT-PCR quantitatif (Reverse transcriptase-polymerase chain reaction); 4- la localisation cellulaire du RB1 dans la moelle épinière lombaire par microscopie confocale. L’hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid ont été mesurées par le réflexe de retrait de la patte arrière après l’application à la surface plantaire d’une source radiante de chaleur (méthode Hargreaves), de filaments de Von Frey et d’une goutte d’acétone qui produit une sensation de froid par évaporation. Nous avons montré, dans un premier temps, que l'hyperalgésie thermique et les allodynies tactile et au froid sont renversées par un traitement chronique avec l’antagoniste du RB1, SSR240612, administré par gavage à raison de 10 mg /kg/jr entre le 15 e et le 20 e jour après la ligature du nerf sciatique et par un traitement antioxydant, la N-acétyl-L-cystéine, administrée par gavage à la dose de 1g/kg/jr, 4jours précédant la ligature et pendant les 2 semaines après la ligature. Un traitement aigu avec le ii SSR240612 (10 mg/kg) ou avec un antagoniste du RB1 qui ne traverse pas la barrière hémato-encéphalique, le R-954 (2mg/kg, s.c.), n’a bloqué que l’hyperalgésie thermique. Dans un second temps, l’antagoniste du TRPV1, le SB366791, administré à raison de 1 mg/kg/jr par voie sous-cutanée du j-1 au j-14 a renversé l’allodynie tactile et l’hyperalgésie thermique. De plus, nous avons noté deux semaines après la LPNS, des augmentations significatives des niveaux d'ARNm du RB1 dans la moelle épinière lombaire, le nerf sciatique et le GRD du côté ipsilatéral à la ligature. Ces augmentations ont été renversées par le traitement avec la N-acétyl-L-cystéine et l’antagoniste du TRPV1. Le RB1 a été localisé au niveau des fibres de type C avec le marquage au CGRP (Calcitonin Gene-Related Peptide) et au niveau de la microglie utilisant le marquage au Iba-1 dans la moelle épinière lombaire des rats ayant subi une LPNS, 2 semaines plus tôt. Au terme de cette étude, nous avons suggéré que la surexpression du RB1 sur les fibres de type C contribuerait à l’hyperalgésie thermique alors que le RB1 sur la microglie dans la moelle épinière contribuerait aux allodynies tactile et au froid dans le modèle LPNS chez le rat. Le stress oxydatif pourrait être impliqué dans l’induction du RB1. Bien que le rôle du TRPV1 semble plutôt limité à la douleur thermique, il pourrait cependant agir via le RB1 sur les fibres de type C. / The kinin B1 receptor (B1R) plays an important role in inflammation and nociception. B1R binding sites are increased in the spinal cord and dorsal root ganglion (DRG) in rats after partial sciatic nerve ligation (PSNL). In this classic model of neuropathic pain, acute treatment with selective B1R antagonists reversed thermal hyperalgesia but not allodynia. This study aims at determining in this model of PSNL: 1- the acute and chronic effects of B1R antagonists on thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia; 2- the contribution of TRPV1 and the oxidative stress in the component of neuropathic pain associated to B1R; 3 - the expression of B1R in the lumbar spinal cord, the DRG and the sciatic nerve by quantitative RT-PCR (Reverse transcriptase-polymerase chain reaction); 4 - the cellular localization of B1R in the lumbar spinal cord by confocal microscopy. Thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia were measured by the reflex withdrawal of the hindpaw after application to the plantar surface of a radiant heat source (Hargreaves method), Von Frey filaments and a drop of acetone that produces a sensation of cold by evaporation. We have shown, firstly, that the thermal hyperalgesia and tactile and cold allodynia are reversed by chronic treatment with the B1R antagonist, SSR240612, administered by gavage at a dose of 10 mg/ kg / day from day 15 to day 20 after sciatic nerve ligation and with antioxidant treatment, N-acetyl-L-cysteine, administered by gavage at a dose of 1g /kg/ day, four days before ligation and for two weeks after ligation. Acute treatment with SSR240612 (10 mg/kg) or with the B1R antagonist R-954 (2 mg/kg, s.c.) which does not pass the blood-brain barrier blocked thermal hyperalgesia only.