L’amygdale est une structure du système nerveux central impliquée dans l’intégration des émotions comme la peur et l’anxiété. Des études ont également montré que l’amygdale peut moduler de façon positive ou négative la douleur par le biais des projections de son noyau de sortie, le noyau central de l’amygdale (CeA), sur les structures impliquées dans les contrôles nociceptifs descendants. Le complexe basolatéral de l’amygdale (BLA), placé en amont du noyau central, est intimement connecté à ce dernier et peut ainsi réguler son fonctionnement. Les données obtenues au cours de ma thèse ont montré l’existence d’un contrôle tonique amygdalien de la nociception et de la douleur, directement dépendant de l’équilibre entre l’excitation et l’inhibition au sein de la structure. Ainsi la modulation de l’une ou l’autre des neurotransmission influence directement la sortie douloureuse, chez des animaux sains ou neuropathiques. Par ailleurs, nous nous sommes également intéressés à l’étude précise du mode d’action d’une molécule anxiolytique non benzodiazépinique, l’étifoxine (EFX), et à son effet sur le comportement douloureux. Les résultats des injections d’EFX dans le BLA indiquent qu’elle induit une action analgésique chez les animaux neuropathiques, mais ne modifie pas les seuils de sensibilité des animaux sains. Cette action analgésique est dépendante de l’effet indirect neurostéroïdogène de l’EFX. Ceci, associé au fait que l’EFX ne présente pas ou peu d’effets secondaires, en fait une molécule particulièrement intéressante pour un traitement alternatif des douleurs neuropathiques. Dans une dernière partie, nous avons cherché à observer les mécanismes en jeu au niveau cellulaire lorsque l’EFX est appliquée sur les neurones du BLA. Ainsi, nous avons montré que l’EFX potentialise l’inhibition au sein de la structure, via trois mécanismes indépendants ; l’augmentation de la fréquence des courants post-synaptiques inhibiteurs miniatures (mCPSIs), l’augmentation de leur amplitude, et l’augmentation de leur constante de déactivation. Ces deux derniers effets sont dépendants de l’action neurostéroïdogène de l’EFX, tandis que l’effet sur la fréquence des mCPSIs est du à l’action de l’EFX sur le récepteur GABAA. Les résultats de ma thèse ont ainsi permis de montrer l’existence d’un contrôle tonique amygdalien de la douleur, dans le cadre d’animaux neuropathiques, mais également de la nociception, chez des animaux sains. Par ailleurs, la place du complexe basolatéral de l’amygdale, souvent peu prise en compte dans les études sur la douleur, a été redéfinie. Ce complexe doit être pris en considération dans le circuit de la douleur et son rôle de pilote du noyau central de l’amygdale ne doit pas être négligé. / The amygdala is a major control center of the emotions, but also integrates sensory, especially nociceptive information. Cortical afferents to the amygdala largely target its basolateral complex. The basolateral amygdala (BLA) then projects to the central amygdala nucleus, which in turn projects densely to the periaqueductal gray and thus can drive a behavioural output via the spinal cord. Data obtained during my thesis have shown that the balance between excitation and inhibition in the BLA triggers an tonic control of pain. Therefore modulating one of the neurotransmission directly influences the pain threshold of control or nociceptive mice. My thesis work also focused on the functioning of an anxiolytic and non benzodiazepinic drug ; Etifoxin (EFX). This molecule as a positive modulator of GABAA receptors and indirectly by increasing the synthesis of neurosteroids, also known as strong modulator of these receptors. In our team, we already showed that EFX has anti-nociceptive effects when injected intraperitonealy in rats. Here we wanted to determine the action of EFX on pain descending control drive by BLA. We showed that EFX infusion in the BLA seems to be anti-nociceptive, inducing a recover of the pre-cuff mechanical threshold level. We also used a patch-clamp approach to study directly in vitro the modulation of the inhibitory synaptic transmission produced by EFX. We showed that EFX potentiate the inhibition in BLA neurons via different and complementary mechanisms. These potentiating effects are mostly dependent of a neurosteroidogenesis increase.

Les douleurs neuropathiques, celles qui sont provoquées par des lésions du système nerveux central ou périphérique, sont les plus difficiles à traiter du fait de leur résistance aux traitements antalgiques classiques. Les traitements utilisés aujourd'hui font appel à des classes thérapeutiques non spécifiquement ciblées sur la douleur, en particulier des antidépresseurs et des anticonvulsivants. Leur efficacité limitée ne repose en fait que sur des observations empiriques. Une meilleure connaissance des processus physiopathologiques sous-tendant les douleurs neuropathiques constitue un préalable à toute innovation thérapeutique, et c'est à cette fin que je me suis appliqué à développer deux modèles de douleurs neuropathiques chez le rat pour en étudier les caractéristiques comportementales, fonctionnelles, cellulaires et biochimiques. Le premier modèle visait à l'induction d'une douleur neuropathique centrale provoquée par la section complète de la moelle épinière au niveau thoracique (T8-T9) ; le second a consisté à injecter, directement au niveau spinal, par voie intrathécale (i.t.), le facteur neurotrophique BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor ; dont l'implication dans les voies de signalisation nociceptive est bien établie dans la littérature). Dans les deux cas, les conséquences pro-algiques de ces interventions ont été comparées à celles induites par la ligature unilatérale du nerf sciatique, qui constitue encore aujourd'hui un modèle classique, mais très imparfait, d'une douleur neuropathique périphérique. Dès le 2ème jour après la section spinale, et jusqu'au moins deux mois plus tard, les rats lésés présentent une forte allodynie mécanique (test des filaments de von Frey) dans le territoire cutané juste en avant de la lésion. Cet effet traduit bien une neuropathie centrale car il n'existe pas chez les rats " sham " qui ont subi l'intégralité de l'intervention chirurgicale à l'exception de la section spinale. L'allodynie mécanique est associée à une induction significative de l'expression (RTqPCR) de marqueurs de souffrance neuronale (ATF-3) et d'activation microgliale (OX-42, récepteurs P2X4, P2X7 et TLR4) et astrocytaire (GFAP), ainsi que du BDNF et de cytokines pro-inflammatoires (IL-1ß, IL-6, TNF-α), mais de façon plus transitoire, ceci dans les ganglions de racines dorsales et/ou la moelle épinière dorsale (comme à la suite de la ligature du nerf sciatique, mais avec des cinétiques différentes). Pour sa part, l'injection intrathécale i.t. d'une dose infra-nanomolaire unique de BDNF (0.3 - 3.0 ng) induit aussi une forte allodynie et une hyperalgésie mécaniques, au niveau des pattes postérieures, qui se développent en 3-5 jours, et perdurent pendant deux semaines. Cependant, au contraire de la section spinale (et de la ligature du nerf sciatique), l'injection i.t. de BDNF ne provoque pas d'activation microgliale ni d'induction de cytokines. Elle entraine en revanche une auto-induction du BDNF, qui semble clé pour l'hyperalgésie puisque celle-ci peut être, en grande partie, supprimée par l'administration d'un inhibiteur du récepteur TrkB du BDNF, la cyclotraxine B (20 mg/kg i.p.), comme d'ailleurs l'hyperalgésie induite par la ligature du nerf sciatique. Au plan pharmacologique, un antalgique opiacé comme le tapentadol s'est révélé efficace dans les deux modèles. De même, les anticonvulsivants, comme la prégabaline et la gabapentine, ont réduit la douleur neuropathique chez les rats injectés par le BDNF i.t. et chez les rats CCI-SN. En conclusion, il semble que l'injection intrathécale de BDNF, qui évite la réalisation de lésions par intervention chirurgicale, puisse constituer un nouveau modèle pertinent de douleur neuropathique chez le rat. De plus, nos résultats laissent à penser que le blocage de la voie de signalisation BDNF-TrkB pourrait ouvrir de nouvelles pistes pour la réduction des douleurs neuropathiques périphériques. (...)

Les antidépresseurs ont un effet antiallodynique qui dépend de la stimulation des récepteurs β2-adrénergiques. Ceux-ci stimulent la production d’adénosine monophosphate cyclique (AMPc) régulé par les phosphodiestérases de type 4 (PDE4). Nous avons ici étudié l’effet d’inhibiteurs de PDE (iPDE) sur la douleur neuropathique, grâce à des approches de pharmacologie comportementale chez la souris complétées par de l’imagerie calcium et des approches moléculaires. Nos résultats montrent un effet antiallodynique des iPDE4 et des iPDE5. L’action des iPDE4 est liée à une diminution d’expression du TNFα dans le ganglion rachidien et au recrutement des récepteurs delta des opioïdes. Celle des iPDE5 nécessite à la fois les récepteurs mu et delta. Nous montrons aussi que l’action d’un iPDE4 dépend de la dose, l’activation de cellules gliales semblant corrélée à l’effet antiallodynique à faible dose, alors que celle des neurones à forte dose a un effet pronociceptif via les récepteurs TRPV1. / Antidepressants have an antiallodynic action that is dependent on β2-adrenoceptor stimulation. These receptors stimulate the cAMP production, which is regulated by type 4 phosphodiesterases (PDE4). Here, we studied that action of PDE inhibitors (iPDE) on neuropathic pain, using behavioral pharmacology approaches in mice, completed by calcium imaging and molecular approaches. Our results show the iPDE4s and iPDE5s have an antiallodynic action. The iPDE4s act through a decreased expression of TNFα in dorsal root ganglia and the recruitment of the delta opioid receptors. The action of iPDE5 requires both mu and delta opioid receptors. We also show that the action of an iPDE4 depends on the dose, the activation of glial cells at low dose being correlated with an antiallodynic action, while the recruitment of neurons at higher doses has a pronociceptive action via TRPV1 receptors.

Les douleurs neuropathiques, celles qui sont provoquées par des lésions du système nerveux central ou périphérique, sont les plus difficiles à traiter du fait de leur résistance aux traitements antalgiques classiques. Les traitements utilisés aujourd’hui font appel à des classes thérapeutiques non spécifiquement ciblées sur la douleur, en particulier des antidépresseurs et des anticonvulsivants. Leur efficacité limitée ne repose en fait que sur des observations empiriques. Une meilleure connaissance des processus physiopathologiques sous-tendant les douleurs neuropathiques constitue un préalable à toute innovation thérapeutique, et c’est à cette fin que je me suis appliqué à développer deux modèles de douleurs neuropathiques chez le rat pour en étudier les caractéristiques comportementales, fonctionnelles, cellulaires et biochimiques. Le premier modèle visait à l’induction d’une douleur neuropathique centrale provoquée par la section complète de la moelle épinière au niveau thoracique (T8-T9) ; le second a consisté à injecter, directement au niveau spinal, par voie intrathécale (i.t.), le facteur neurotrophique BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor ; dont l’implication dans les voies de signalisation nociceptive est bien établie dans la littérature). Dans les deux cas, les conséquences pro-algiques de ces interventions ont été comparées à celles induites par la ligature unilatérale du nerf sciatique, qui constitue encore aujourd’hui un modèle classique, mais très imparfait, d’une douleur neuropathique périphérique. Dès le 2ème jour après la section spinale, et jusqu’au moins deux mois plus tard, les rats lésés présentent une forte allodynie mécanique (test des filaments de von Frey) dans le territoire cutané juste en avant de la lésion. Cet effet traduit bien une neuropathie centrale car il n’existe pas chez les rats « sham » qui ont subi l’intégralité de l’intervention chirurgicale à l’exception de la section spinale. L’allodynie mécanique est associée à une induction significative de l’expression (RTqPCR) de marqueurs de souffrance neuronale (ATF-3) et d’activation microgliale (OX-42, récepteurs P2X4, P2X7 et TLR4) et astrocytaire (GFAP), ainsi que du BDNF et de cytokines pro-inflammatoires (IL-1ß, IL-6, TNF-α), mais de façon plus transitoire, ceci dans les ganglions de racines dorsales et/ou la moelle épinière dorsale (comme à la suite de la ligature du nerf sciatique, mais avec des cinétiques différentes). Pour sa part, l’injection intrathécale i.t. d’une dose infra-nanomolaire unique de BDNF (0.3 – 3.0 ng) induit aussi une forte allodynie et une hyperalgésie mécaniques, au niveau des pattes postérieures, qui se développent en 3-5 jours, et perdurent pendant deux semaines. Cependant, au contraire de la section spinale (et de la ligature du nerf sciatique), l’injection i.t. de BDNF ne provoque pas d’activation microgliale ni d’induction de cytokines. Elle entraine en revanche une auto-induction du BDNF, qui semble clé pour l’hyperalgésie puisque celle-ci peut être, en grande partie, supprimée par l’administration d’un inhibiteur du récepteur TrkB du BDNF, la cyclotraxine B (20 mg/kg i.p.), comme d’ailleurs l’hyperalgésie induite par la ligature du nerf sciatique. Au plan pharmacologique, un antalgique opiacé comme le tapentadol s’est révélé efficace dans les deux modèles. De même, les anticonvulsivants, comme la prégabaline et la gabapentine, ont réduit la douleur neuropathique chez les rats injectés par le BDNF i.t. et chez les rats CCI-SN. En conclusion, il semble que l’injection intrathécale de BDNF, qui évite la réalisation de lésions par intervention chirurgicale, puisse constituer un nouveau modèle pertinent de douleur neuropathique chez le rat. De plus, nos résultats laissent à penser que le blocage de la voie de signalisation BDNF-TrkB pourrait ouvrir de nouvelles pistes pour la réduction des douleurs neuropathiques périphériques. (...) / Neuropathic pain, caused by lesions of central or peripheral nervous system, is difficult to treat because of its resistance to classical antalgic treatments. Most of pharmacotherapeutic treatments of neuropathic pain (antidepressants, anticonvulsants) currently used are only based on empirical data and are not specifically aimed at relieving pain. Better knowledge of the mechanisms underlying neuropathic pain is an absolute prerequesite to develop new and innovative treatments. With the aim of contributing to elucidate these mechanisms, I developed two models of neuropathic pain in rats, and studied their behavioral, pharmacological, cellular and biochemical characteristics. The first model consisted of the induction of central neuropathic pain by complete transection of the spinal cord at T8-T9 level. The second one consisted of the administration of BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor; which implication in nociceptive signaling pathways is well established in the literature), directly at the spinal level, via intrathecal (i.t.) injection. In both cases, pro-algesic consequences of these interventions have been compared to those induced by unilateral ligation of the sciatic nerve, which is still considered as a classical, although not really satisfactory, model of peripheral neuropathic pain. From the second day after spinal cord transection up to (at least) 2 months later, lesioned rats developed a strong mechanical allodynia (von Frey filaments test) within a limited cutaneous territory just rostral to the surgical scar. This effect really reflected central neuropathic pain because it did not occur in control, « sham operated » animals, that underwent the same surgical intervention except the spinal cord transection. Mechanical allodynia was associated with marked overexpression of markers of neuronal injury (ATF-3), microglial activation (OX-42, P2X4, P2X7 and TLR4 receptors), astrocyte activation (GFAP), as well as upregulation of transcripts encoding BDNF and pro-inflammatory cytokines (IL-1ß, IL-6 and TNF-α, but only transiently for the latter cytokine), in dorsal root ganglia and/or spinal cord. Therefore, spinal cord transection triggered a strong neuroinflammatory reaction, like that occurring after peripheral nerve lesion, but with different time course and amplitude. On the other hand, intrathecal injection of an infra-nanomolar dose of BDNF (0.3 – 3.0 ng) also induced a strong mechanical allodynia and hyperalgesia at hindpaw level, which developed within 3-5 days and lasted for at least two weeks. However, in sharp contrast with spinal cord transection (and sciatic nerve ligation), i.t. injection of BDNF did not induce any microglial activation and/or proinflammatory cytokines upregulation. Intrathecal (exogenous) BDNF-induced (endogenous) BDNF auto-induction might play a key role in the maintenance of i.t. BDNF-induced hyperalgesia as the latter can be reversed by pharmacological blockade of the BDNF receptor TrkB (with cyclotraxin B at 20 mg/kg i.p., which also reversed sciatic nerve ligation-induced hyperalgesia). Pharmacological investigations showed that the opioid antalgic drug tapentadol and anticonvulsants such as pregabalin and gabapentin efficiently reduced neuropathic pain in i.t. BDNF i.t. as well as in sciatic nerve-ligated rats. Accordingly, intrathecal injection of BDNF might represent a new non-surgical model of neuropathic pain in rats. Moreover, our results indicate that blockade of BDNF-TrkB signaling could open new therapeutic perspectives for alleviating peripheral neuropathic pain. This innovative pharmacological approach should also be explored in the case of central neuropathic pain caused by spinal cord injury.

Le [6]-gingérol est un analogue structurel de la capsaïcine, une molécule agoniste au récepteurs TRPV1 et ayant des propriétés thérapeutiques connues dans le traitement de la douleur. Deux objectifs principaux ont été poursuivis lors de la réalisation de ce projet de recherche. D’abord, établir une meilleure caractérisation du métabolisme du [6]-gingérol chez le rat. Pour ce faire, une méthode sensible et spécifique pour la quantification du [6]-gingérol et ses métabolites par HPLC-ESI/MS/MS a été développée. Une étude de stabilité métabolique in vitro utilisant des microsomes hépatiques de rats a ensuite été réalisée. Les résultats démontrent une dégradation lente avec un temps de demi-vie de 163 minutes et une clairance intrinsèque relativement basse de 0.0043 mL/min. D’autres analyses ont ensuite été performées pour caractériser les métabolites in vitro et in vivo. Trois principaux métabolites de phase I et quatre métabolites de phase II ont été identifiés par HPLC-MS/MS et HPLC-MSD TOF. Les résultats suggèrent que le principal métabolite excrété dans l’urine est un glucuronide du [6]-gingérol hydroxylé. Le second objectif de ce projet était de déterminer l’effet central du [6]-gingérol sur la douleur neuropathique lorsqu’injecté par voie intrathécale. La distribution de la molécule a d’abord été évaluée suite à une administration intra-péritonéale de 40 mg/kg de [6]-gingérol et les ratios des concentrations cerveau-plasma et moelle épinière-plasma (0.73 et 1.7, respectivement) suggèrent que le [6]-gingérol se distribue efficacement au niveau du système nerveux central. Une injection intrathécale de 10 μg de [6]-gingérol à été performée chez les rats suite à l’induction de douleur par la pose de ligatures au niveau du nerf sciatique. Les résultats suggèrent une réduction significative de l’allodynie mécanique et de l’hyperalgésie thermique à 30 min, 2 h et 4 h suivant l’injection (p < 0.05, p < 0.01 et p < 0.001). Le [6]-gingérol se distribue donc adéquatement au niveau du système nerveux central des rats, permettant une action au niveau des récepteurs TRPV1. Ainsi, le [6]-gingérol pourrait soulager la douleur neuropathique en agissant centralement au niveau de la moelle épinière. / [6]-Gingerol is a structural analog of capsaicin, an agonist of the transient receptor potential channel vanilloid 1, which is known to have therapeutic properties for the treatment of pain. Based on this premise, this research project had two main objectives. The first objective was to establish a better characterization of [6]-gingerol metabolism in rat. A selective and sensitive method for the quantification of [6]-gingerol and its metabolites by HPLC-ESI/MS/MS was first developed. An in vitro metabolic stability study using rat liver microsomes was then performed. The results show slow degradation with a T1/2 of 163 min and a relatively low intrinsic clearance of 0.0043 mL/min. Further analyses were performed to characterize in vitro and in vivo metabolites. Three main phase I metabolites and four phase II metabolites were identified by HPLC-MS/MS and HPLC-MSD TOF. The results suggest that glucuronidation of hydroxylated [6]-gingerol is the primary metabolite excreted in urine. The second objective of this study was to determine the central effect of [6]-gingerol on neuropathic pain when injected intrathecally at the level of the lumbar spinal cord. [6]-Gingerol distribution was evaluated following a 40 mg/kg intraperitoneal injection, and the brain-to-plasma and spinal cord-to-plasma ratios (0.73 and 1.7, respectively) suggest that [6]-gingerol has a good distribution in the central nervous system of rats. Induction of pain was performed using the sciatic nerve ligation model on rats. Following the surgery, a 10-µg intrathecal injection of [6]-gingerol was performed to evaluate its central effect. The results suggest a significant decrease of secondary mechanical allodynia assessed with the Von Frey filaments after 30 min, 2 h and 4 h (p < 0.05, p < 0.01 and p < 0.001) and thermal hyperalgesia assessed with the Hargreave’s test after 30 min, 2 h and 4 h (p < 0.05, p < 0.01 and p < 0.01). In conclusion, [6]-gingerol has a good distribution in the central nervous system of rats, suggesting a possible interaction with the TRPV1 receptors. [6]-Gingerol could therefore alleviate neuropathic pain by acting centrally at the level of the spinal cord and be an interesting alternative to the traditional molecules currently used in pain management.

Le projet porte sur l’étude de l’effet de l’eugénol, composant principal du clou de girofle, sur la douleur neuropathique. L’objectif principal du projet était de déterminer la contribution du système nerveux central dans l’effet analgésique de l’eugénol. Lors d’une étude préliminaire, la pénétrabilité de l’eugénol a été évaluée dans le système nerveux central du rat. Des échantillons de sang, de cerveau et de moelle épinière ont été prélevés et les concentrations d’eugénol dans ces différents tissus ont été analysées à l’aide d’un spectromètre de masse. Les résultats ont montré que l’eugénol pénètre bien le système nerveux central avec une distribution plus importante dans la moelle épinière. Après l’induction de la douleur neuropathique à des rats Sprague-Dawley par le modèle de ligatures du nerf sciatique, des injections intrathécales d’eugénol furent réalisées afin d’évaluer l’effet central de l’eugénol. La plus forte dose d’eugénol a atténué l’allodynie secondaire après 15min, 2h et 4h et a aussi amélioré l’hyperalgésie thermique après 2h et 4h. Ces résultats confirment l’hypothèse que l’eugénol atténue les deux aspects de la douleur neuropathique que sont l’allodynie et l’hyperalgésie. Les injections au niveau lombaire permettent de penser que l’eugénol, un agoniste/antagoniste des récepteurs vanilloïdes pourrait diminuer la douleur neuropathique en agissant notamment au niveau des récepteurs vanilloïdes situés dans la corne dorsale de la moelle épinière. / The project is based on the study of the effects of eugenol, the main component of clove oil, on neuropathic pain. The main objective was to determine the central effect of eugenol. In a preliminary study we evaluated the penetrability of eugenol in the central nervous system of rats. Blood, brain and spinal cord samples were collected and concentrations were determined by mass spectrometry. Brain-toplasma and spinal cord-to-plasma ratios suggest that eugenol penetrates the central nervous system of rats relatively well, with a preferential distribution in the spinal cord. Following the induction of neuropathic pain in male Sprague-Dawley rats using the sciatic nerve ligation model, intrathecal injections of eugenol were done to evaluate the central effect of eugenol. Treatment with the high dose of eugenol significantly decreased secondary mechanical allodynia measured by the Von Frey test after 15min, 2h and 4h and improved thermal hyperalgesia measured by the Hargreaves device after 2h and 4h. Results support the hypothesis that eugenol may alleviate neuropathic pain, both allodynia and hyperalgesia. Eugenol, a vanilloid agonist/antagonist may therefore reduce neuropathic pain by acting on vanilloid receptors at the level of the dorsal horn of the spinal cord.

L'objectif de notre travail était dans un premier temps d'étudier les liens entre l'altération des fibres nerveuses de petit diamètre et la présence de douleurs chez des patients ayant une neuropathie périphérique. Notre deuxième objectif était d'évaluer la pertinence de certaines techniques neurophysiologiques pour mettre en évidence l'atteinte de ces petites fibres nerveuses. Notre première étude réalisée sur une large cohorte de patients présentant divers types de neuropathie a montré, grâce à une étude quantifiée de la sensibilité, qu'il n'y avait pas de corrélation entre la perte ou perte de fonction des fibres nerveuses de petit diamètre et la présence de douleurs. Ceci a été confirmé par notre deuxième étude portant sur une population plus homogène de patients ayant une neuropathie amyloïde familiale et étudiés avec une batterie neurophysiologique plus large. Ainsi, les douleurs neuropathiques des patients présentant une neuropathie périphérique sont probablement dues à la combinaison de facteurs d'hyperexcitabilité périphérique et de sensibilisation centrale et non directement liée à la perte en petites fibres. Il reste cependant pertinent de développer des techniques objectives d'exploration de ces petites fibres notamment dans un but de diagnostic clinique. Notre troisième étude a montré que certaines méthodes neurophysiologiques étaient particulièrement sensibles dans ce cadre en prenant pour exemple la détection d'anomalies précoces d'atteinte des petites fibres au cours de la neuropathie amyloïde familiale. Une batterie de tests comprenant l'enregistrement des potentiels évoqués laser, la mesure du seuil de détection du chaud et de la conductance cutanée, s'est avérée être la combinaison la plus pertinente, comme l'a montré notre quatrième étude sur une grande cohorte de patients susceptibles de présenter une neuropathie des petites fibres. / The aim of our work was initially to study the relationship between alterations in small diameter nerve fibers and the presence of pain in patients with peripheral neuropathy. Our second objective was to assess the relevance of some neurophysiological tests to characterize these alterations in small nerve fibers. Our first study of a large cohort of patients with various types of neuropathy showed, using quantitative sensory testing, that there was no correlation between the loss or loss of function of small nerve fibers and the presence of pain. This was confirmed by our second study focused on a more homogeneous population of patients with familial amyloid neuropathy and studied with a larger neurophysiological battery. Thus, neuropathic pain in patients with peripheral neuropathy is probably due to a combination of factors of peripheral hyperexcitability and central sensitization and not directly related to the loss of small nerve fibers. However, it remains relevant to develop techniques of objective investigation of these small nerve fibers for a purpose of clinical diagnosis. Our third study showed that some neurophysiological methods were particularly sensitive in this context, taking the example of the detection of early alteration of small nerve fibers in familial amyloid neuropathy. A battery of tests, including laser evoked potential recording, warm detection threshold and electrochemical skin conductance measurement, proved to be the most appropriate combination for this diagnostic purpose, as shown by our fourth study on a large cohort of patients likely to have a small fiber neuropathy.

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 HPLCMS/ MS. Puisqu'il existe différentes stratégies de quantification des peptides par HPLCMS/ 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 / 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

La stimulation magnétique répétitive transcrânienne (rTMS) du cortex moteur à visée antalgique réunit deux conditions extrêmement intéressantes: un accès non invasif à une cible corticale éloquente et, par la modulation de son activité, la possibilité d'influencer le transfert et l'intégration du message nociceptif. L'objectif de cette thèse est d'évaluer comment une approche de recherche clinique permet à la fois de progresser dans la compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'effet antalgique de la rTMS et d'optimiser cet effet chez le patient. Une première étude paramétrique, concernant la technique de stimulation, a montré que l'orientation du courant était cruciale pour le développement d'un effet antalgique, l'orientation la plus favorable étant celle activant des interneurones corticaux. Nous n'avons toutefois pas objectivé de modification spécifique d'une composante sensorielle de la douleur en rapport avec cet effet local, ni une influence liée au caractère somatotopique de la stimulation. Ainsi, l'efficacité de la stimulation ne semble pas tributaire de sa localisation en regard de la représentation corticale du territoire douloureux. L'action sur la composante sensorielle de la douleur n'expliquant pas à elle seule l'effet antalgique de la rTMS, nous avons analysé les interactions entre effet antalgique et effet placebo : la rTMS a une efficacité propre, indépendante de l'effet placebo et lorsqu'elle est efficace, elle majore l'effet d'une séance placebo réalisée par la suite, par un phénomène de conditionnement. La rTMS active facilite les mécanismes de contrôle central de la douleur grâce à ses connexions à distance et à son action sur les systèmes endorphiniques, également impliqués dans l'effet antalgique du placebo. A la lumière de ces résultats, nous avons analysé les critères cliniques sur lesquels reposent l'efficacité à long terme des procédures de stimulation épidurale antalgique du cortex moteur et la valeur prédictive de la rTMS: l'efficacité de la rTMS apparaît comme un marqueur utile pour prédire l'efficacité au long cours de la stimulation corticale épidurale, lorsque la douleur est évaluée non seulement dans sa dimension sensorielle pure mais également à travers son retentissement psychologique global. L'ensemble de ces travaux suggère une action multiple de la rTMS s'exerçant probablement dans les 3 sphères (sensori-discriminative, affective et cognitive) qui sous- tendent la perception et le vécu de la douleur chronique / Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of the motor cortex allows a non- invasive access to an eloquent cortical area and, by the modulation of its activity, the possible interference with central integration of pain. ln this thesis we have applied clinical research methods to enhance the understanding of the mechanisms of pain relief by rTMS and to optimize its clinical effect in chronic pain patients. A first parametrical study, concerning technical aspects of the stimulation, showed the crucial role of current orientation to increase the magnitude of analgesic effects, a postero-anterior orientation promoting interneuronal activation being superior to a latero-medial direction. We found neither a selective modification of sensorial component of pain nor a somatotopic effect of the stimulation: indeed, rTMS analgesic efficacy was not dependent upon stimulation being applied to the cortical representation of the painful territory. The impossibility to explain the whole analgesic effect of rTMS by an isolated modulation of sensory components of pain prompted us to study the interactions between real and placebo rTMS analgesic effects. Active rTMS has a specific analgesic effect, and, when efficacious, it was able to enhance the placebo effect of subsequent sham stimulation. The value of rTMS to adequately predict the long-term efficacy of invasive motor cortex epidural stimulation (surgically implanted MCS) was assessed in a further study. The analgesic efficacy of single-point rTMS proved to be useful to predict the long-term outcome of surgically implanted MCS, provided that such outcome assessment was not exclusively founded on pain intensity but also on the psychological consequences of chronic pain. These results suggest that rTMS exerts its analgesic effects at multiple levels, and probably modifies the 3 different spheres (sensori-discriminative, affective and cognitive) at the origin of perception and consequences of chronic pain in daily life

La spasticité et la douleur neuropathique sont deux symptômes apparaissant fréquemment après une lésion médullaire. La spasticité est définie comme une augmentation du tonus musculaire qui provoque des contractures, tandis que la douleur neuropathique se caractérise par des sensations douloureuses survenant suite à une lésion du système nerveux.Ces deux symptômes résultent en partie d’une désinhibition des réseaux neuronaux sous-lésionnels lié à une diminution de l’expression du cotransporteur potassium-chlorure type 2 (KCC2). Pour être efficace,l’inhibition nécessite l’action de cette protéine qui extrait les ions chlorure des neurones.L’objectif de la présente thèse est donc d’identifier des médicaments capables d’activer KCC2 afin de restaurer l’inhibition dans le but de traiter la spasticité et la douleur neuropathique.Dans un premier temps, nos résultats ont montré que l’activation de récepteurs sérotoninergiques 5-HT2A avec le TCB-2 rétablit l’expression de KCC2 dans la corne dorsale après une lésion médullaire ou névrectomie. Or le TCB-2 réduit seulement la douleur neuropathique après la lésion spinale.Par la suite, nous avons identifié la prochlorperazine comme une molécule augmentant l’activité de KCC2. Si la prochlorperazine est efficace contre la spasticité, elle a néanmoins un effet plus modeste envers l’allodynie mécanique suite à une lésion médullaire.Enfin, nous avons démontré que la diminution de KCC2,ainsi que l’hyperexcitabilité des motoneurones suite à la lésion, dépendent de l’activation des calpaïnes.Cette thèse valide KCC2 comme une cible thérapeutique dans le traitement de la spasticité et la douleur neuropathique suite à une lésion médullaire. / Spasticity and neuropathic pain are two symptoms that arise frequently after a spinal cord injury. Spasticity is defined as an increase of the muscle tone contributing to cramps, whereas neuropathic pain consists of painful responses caused by a damaged nervous system. Both symptoms arise, in part, due to a loss of inhibition in the sublesional neural networks, linked to a downregulation of the expression of potassium-chloride cotransporter type 2 (KCC2). For inhibition to be efficient, the action of this protein, which extrudes chloride ions from neurons, is needed.The objective of this thesis is, therefore, to identify drugs capable of activating KCC2 to recover inhibition with the objective of treating spasticity and neuropathic pain.First, our results have proven that the activation of serotonin receptors 5-HT2A with TCB-2 restores KCC2 expression in the dorsal horn after a spinal cord or peripheral nerve injury. However, TCB-2 reduces neuropathic pain after a spinal cord injury exclusively.In the next stage of the work, we have identified prochlorperazine as an enhancer of KCC2 activity. Prochlorperazine is efficient against spasticity, although it only showed a modest reduction of mechanical hyperalgesia in animals with a spinal cord injury.Lastly, we have proven that KCC2 downregulation and motoneuron hyperexcitability after a spinal cord injury depend on the overactivation of calpains.This thesis validates KCC2 as a druggable target to treat spasticity and neuropathic pain after spinal cord injury.