La douleur est une expérience désagréable qui fait partie de notre vie. Quand elle ne dure pas longtemps, elle est un signal d’alarme pour notre organisme. Cependant malheureusement, dans certaines conditions pathologiques, elle se prolonge dans le temps, elle devient alors chronique, intolérable, et nécessite un traitement qui ne suffit pas toujours à soulager le patient, un traitement qui dispose une efficacité limitée avec des effets secondaires indésirables non négligeables. Il est crucial alors d’améliorer nos connaissances sur les mécanismes enclenchés dans la transmission douloureuse pour développer des nouveaux outils thérapeutiques. Dans ce contexte, des études menées ces dernières années dans notre laboratoire ont indiqué que les neurones de la corne dorsale de la moelle épinière présentent des propriétés intrinsèques d’amplification des messages afférents douloureux qui reposent notamment sur des courants calciques via les canaux calciques de type L. Pour cela, le rôle de ces canaux L et plus particulièrement le rôle exact de chaque canal : Cav1.2 et Cav1.3, les deux seuls iso-formes des canaux L exprimés dans la corne dorsale de la moelle épinière, dans la sensibilisation douloureuse a été étudié dans la première partie de ce présent travail. Nous avons étudié chez le rat, in vivo, et en utilisant une approche computationnelle pour simuler l’activité neuronale, l’impact de ces courants Cav1.2 et Cav1.3, à la fois sur le phénomène de Wind-up, une forme de sensibilisation à court terme, et sur un modèle de neuropathie périphérie (SNL) caractérisé par une forme de sensibilisation à long terme. Nous avons pu montrer que la présence de Cav1.3 (mais pas de Cav1.2) est crucial pour l’expression du Wind-up quel que soit le contexte physiopathologique (contrôle/neuropathie), alors que la suppression de Cav1.2 (mais pas de Cav1.3) diminue significativement l’expression du comportement douloureux dans le contexte de neuropathie. D’autre part, il a été montré également dans notre laboratoire que les récepteurs métabotropiques de groupe I (mGluRs I), récepteurs du Glutamate, principal neurotransmetteur excitateur dans la transmission nociceptive, interagissent avec ces canaux L en modulant leur activité. Dans des conditions pathologiques telles que les conditions des douleurs inflammatoires le rôle de ces canaux L est controversé, et si l’interaction entre les mGluRs I et les canaux L est toujours présente dans ces conditions inflammatoires est mal connue. Nous avons décidé alors d’étudier dans la deuxième partie de ce travail le rôle de ces canaux L, et leur interaction avec les mGluRs I dans les conditions des douleurs inflammatoires. En utilisant des approches : l’électrophysiologie extracellulaire in vivo, pharmacologie, comportement, les injections intrathécales, et biologie moléculaire, nous avons montré que l’activation pharmacologique des mGluRs I augmente la transmission nociceptive et que cet effet nécessite l’activation des canaux calciques de type L dans les conditions contrôles. D'une façon inattendue, dans le contexte d’inflammation, nos résultats ont montré que l’activation des mGluRs I induit un effet totalement opposé anti-nociceptif et que cet effet est indépendant des canaux L. En plus, nous confirmons que le blocage des canaux L est sans effet dans le cas d’inflammation. D’autre part, nous avons montré que l’effet contradictoire dû à l’activation des mGluRs I passe par un renforcement de la transmission inhibitrice. En conclusion, nos résultats montrent l’intérêt de cibler les canaux calciques de type L et plus précisément le canal Cav1.2 dans le cadre des douleurs chroniques neuropathiques. De plus, nous montrons aussi que les mGluRs I pourraient être des bons candidats thérapeutiques dans le contexte inflammatoire. / Pain is an unpleasant experience which is part of our lives. When it does not last long time, it is often a warning sign for our organism. However unfortunately, in some pathological cases, it can last a long time, and become chronic, intolerable, and requires a treatment that is not always enough to relieve the patient, a treatment that has limited efficacy with significant undesirable side effects. It is important now to ameliorate our knowledge about the mechanisms implicated in pain transmission to develop new therapeutic tools. In this context, many studies conducted in recent years in our laboratory have indicated that the neurons in the dorsal horn of the spinal cord express intrinsic amplification properties of afferents input rely on calcium currents via the L type calcium channels. For that, the role of L type calcium channels and especially the role exact of each canal: Cav1.2 and Cav1.3, the two only iso-forms of L channels expressed in the dorsal horn of the spinal cord, in the painful sensitization has been studied in the first part of this present work. We studied in rat, in vivo, and by using a computational approach to simulate neuronal activity, the impact of these currents Cav1.2 and Cav1.3, both on the phenomenon of Wind-up, a form of short term sensitization, and in the model of a peripheral neuropathy model (SNL) characterized by a form of long-term sensitization. We showed that the presence of Cav1.3 (but not the Cav1.2) is important for Wind-up’s expression regardless of the physio-pathological context (control / neuropathy), whereas the removal of Cav1.2 (but not Cav1.3) decreases significantly the expression of the pain behavior in the context of neuropathy. In another side, it has been shown in our laboratory that group I metabotropic glutamatergic receptors (mGluRs I), receptors of Glutamate, the main excitatory neurotransmitter in nociceptive transmission, interact with L channels by modulating their activity. In pathological condition such in the condition of inflammatory pain the role of these channels L is controversial, and if the interaction between mGluRs I and L channels is always present in these inflammatory conditions is poorly known. We decided then to study in the second part of this work the role of these channels, and their interaction with mGluRs I in the condition of inflammatory pain. By using electrophysiological extracellular recording, pharmacology, behavior, intrathecal injections, and molecular biology, we showed that pharmacological activation of mGluRs I increase the nociceptive transmission and that this effect requires the activation of L type calcium channels in control conditions. Unexpectedly, in the context of the inflammation, our results show that activation of mGluRs I induce an anti-nociceptive effect and this effect is independent of L channels. Moreover, we confirmed that the blockade of L calcium channels is without effect in case of the inflammation. Furthermore, we showed that the contradictory effect due to the activation of mGluRs I pass through a strengthening of inhibitory transmission. In conclusion, our results show the interest to target L type calcium channels and more specifically the Cav1.2 channel in case of neuropathic chronic pain. We also show that mGluRs I could be good therapeutic candidates in the inflammatory context.

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.

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La chiropratique est une profession de la santé qui s’intéresse au diagnostic, au traitement, et à la prévention des troubles musculosquelettiques. L’intervention la plus communément utilisée en chiropratique est la manipulation vertébrale (dite « ajustement chiropratique »). D’ailleurs, les consultations en chiropratique sont principalement pour des douleurs vertébrales, particulièrement dans la région lombaire. La lombalgie est la principale cause d'incapacité à travers le monde. Elle engendre des coûts considérables pour la société et les individus atteints. Chez environ un tiers des individus, la lombalgie persiste et devient chronique, entraînant une incapacité et une diminution de la qualité de vie. Chez ces individus, aucun processus pathologique affectant les tissus vertébraux ne peut être mis en évidence. En effet, cette douleur, dite nociplastique, serait plutôt causée par des mécanismes pathologiques du système nociceptif. La lombalgie chronique, dite primaire chez ces individus, est ainsi considérée comme le diagnostic en soi, et non un symptôme secondaire à une pathologie sous-jacente. Chez certains individus, les manipulations vertébrales peuvent soulager la lombalgie chronique primaire. Cependant, leur efficacité comme intervention de première ligne et leurs mécanismes hypoalgésiques restent à démontrer. L'objectif général de cette thèse est d’examiner les mécanismes hypoalgésiques des manipulations vertébrales. Le premier objectif spécifique est d’examiner les mécanismes hypoalgésiques d’une manipulation vertébrale à l’aide d’un modèle expérimental de douleur persistante chez des individus en santé. Le deuxième objectif spécifique est d’examiner les mécanismes du soulagement de la douleur lombaire chronique primaire par une intervention chiropratique de quatre semaines, qui comprend douze séances de manipulations vertébrales. La thèse comprend deux études empiriques, soit une étude expérimentale et une étude clinique, qui sont précédées d’une revue de littérature ciblée. Le premier article est une revue narrative explorant les mécanismes neurophysiologiques de la manipulation vertébrale pour soulager la douleur vertébrale. Le deuxième article décrit les résultats d’une étude expérimentale chez des individus en santé. Dans cette étude, nous avons examiné les mécanismes d'inhibition de la douleur en réponse à une manipulation vertébrale ciblant un segment vertébral dont la peau a été sensibilisée par une application topique de capsaïcine. Le troisième article est une revue narrative examinant l'efficacité des manipulations vertébrales pour le traitement des douleurs vertébrales. Le quatrième article décrit les résultats d’un essai contrôlé randomisé avec groupe placebo chez des individus atteints de lombalgie chronique primaire. Dans cette étude, nous avons examiné si le soulagement de la lombalgie chronique primaire par une intervention chiropratique s’accompagne d’une atténuation de processus pathologiques contribuant à la douleur nociplastique. Les résultats indiquent qu’une manipulation vertébrale peut atténuer l’hyperalgésie mécanique secondaire observée avec le modèle expérimental de douleur persistante. Ceci suggère qu’une manipulation vertébrale pourrait agir sur des processus pathologiques qui mènent à la douleur chronique. Ces résultats sont cohérents avec la réduction de la douleur observée chez les patients atteints de lombalgie chronique primaire recevant des manipulations vertébrales. De plus, la réduction de la lombalgie chronique était accompagnée d’une réduction de l’hyperalgésie mécanique lombaire et de la dramatisation de la douleur. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent qu’une intervention chiropratique comprenant des manipulations vertébrales est efficace pour réduire la lombalgie chronique primaire, et que cet effet pourrait découler en partie d’une réduction de processus contribuant à la douleur nociplastique. Ceci renforce les recommandations cliniques sur l’utilisation de la chiropratique pour le soulagement de la lombalgie chronique primaire. D’autres études seront nécessaires pour clarifier les mécanismes neurophysiologiques et anti-inflammatoires des manipulations vertébrales. / Chiropractic is a health profession focused on the diagnosis, treatment, and prevention of musculoskeletal disorders, mainly through spinal manipulation (also known as "chiropractic adjustment"). The majority of patients consult a chiropractor seeking spine pain relief, primarily in the lower back. Low back pain is the leading cause of global disability, generating considerable costs for society and affected individuals. At least one third of people with low back pain experience persistent pain, leading to chronic disability and a decrease in quality of life. In affected individuals, no pathological process affecting the spinal tissues can be identified. Instead, this pain, called nociplastic, is presumed to be caused by pathological mechanisms within the nociceptive system. Thus, in these individuals, low back pain is considered as chronic primary pain, and not the symptom of an underlying disease. In some individuals, spinal manipulations can relieve chronic primary low back pain. However, their effectiveness as a first-line intervention and their hypoalgesic mechanisms remain to be demonstrated. The overarching aim of this thesis is to examine the hypoalgesic mechanisms of chiropractic spinal manipulations. The first specific objective is to investigate the hypoalgesic mechanisms of a spinal manipulation using an experimental model of persistent back pain in healthy individuals. The second specific objective is to investigate the mechanisms of relief of chronic primary low back pain by a four-week chiropractic intervention, including twelve sessions of spinal manipulations. The thesis includes two empirical studies: an experimental study and a clinical study, both preceded by a targeted literature review. The first study is a narrative review exploring the neurophysiological mechanisms of spinal manipulation to relieve spine pain. The second article describes the results of an experimental trial on healthy individuals, where we examined the mechanisms of pain inhibition following a spinal manipulation targeting a spinal segment sensitized by the topical application of capsaicin The third article is a narrative review examining the effectiveness of spinal manipulation for the treatment of spine pain. The fourth article describes the results of a randomized placebo-controlled trial with individuals suffering from chronic primary low back pain. In this study, we examined whether the relief of chronic primary low back pain by a chiropractic intervention is accompanied by an attenuation of pathological processes contributing to nociplastic pain. The results indicate that a single spinal manipulation can mitigate segmental mechanical hyperalgesia observed with the experimental model of persistent pain. This suggests that spinal manipulations could act on pathological processes that lead to chronic pain. These results are consistent with the pain reduction observed in patients with chronic primary low back pain receiving spinal manipulations. Furthermore, low back pain relief was accompanied by a reduction in mechanical hyperalgesia and in pain catastrophizing. Overall, these results indicate that a chiropractic intervention including spinal manipulations is efficacious in reducing chronic primary low back pain, and that this effect could in part stem from a reduction in processes contributing to nociplastic pain. This reinforces clinical recommendations on the use of chiropractic for the relief of chronic primary low back pain. Further studies will be needed to clarify the neurophysiological and anti-inflammatory mechanisms of spinal manipulations.

La prévalence de l’arthrose féline augmente fortement avec l’âge atteignant plus de 80% des chats de plus de 11 ans. L'arthrose induit une douleur chronique s’exprimant par des changements de comportements et une diminution de la mobilité. Il n'existe aucun outil validé pour évaluer la douleur chronique associée à l’arthrose chez le chat. Conséquemment, aucun traitement ciblant cette douleur n’a pu être validé. Notre hypothèse de recherche est que la douleur arthrosique chez le chat induit des handicaps fonctionnels, des changements neurophysiologiques et un état d'hypersensibilité qu'il faut évaluer pour quantifier de manière fiable cette douleur et ses répercussions sur la qualité de vie de l'animal. Nos objectifs étaient 1) de développer des outils adaptés aux chats mesurant les handicaps fonctionnels grâce à des outils cinématiques, cinétiques et de suivi de l'activité motrice ; 2) de caractériser les changements fonctionnels et neurophysiologiques secondaires à la douleur arthrosique et de tester avec ces outils un traitement analgésique à base d'anti-inflammatoire non stéroïdien ; 3) de développer une technique adaptée aux chats pouvant caractériser la présence du phénomène de sensibilisation centrale à l'aide d'une évaluation de la sommation temporelle mécanique ; 4) de tester la possibilité de mesurer le métabolisme glucidique cérébral par tomographie d’émission par positrons comme marqueur des changements supraspinaux secondaires à la chronicisation de la douleur. Grâce au développement d’outils de mesure de douleur chronique objectifs, sensibles et répétables nous avons caractérisé la douleur chez les chats arthrosiques. Ils présentent des signes de boiterie quantifiée par une diminution de l’amplitude de l’articulation ou par une diminution de la force verticale d’appui au sol et une diminution de l’activité motrice quotidienne. Ces deux derniers outils ont permis de démontrer qu’un anti-inflammatoire non stéroïdien (le méloxicam) administré pendant quatre semaines réduit la douleur arthrosique. De plus, grâce au développement de tests sensoriels quantitatifs et à l'utilisation d'imagerie cérébrale fonctionnelle, nous avons démontré pour la première fois que la douleur arthrosique conduisait à des modifications du système nerveux central chez le chat. Particulièrement, les chats arthrosiques développent le phénomène de sensibilisation centrale mis en évidence par un seuil de retrait aux filament de von Frey diminué (mesure réflexe) mais aussi par une facilitation de la sommation temporelle mécanique (mesure tenant compte de la composante cognitive et émotionnelle de la douleur). L'augmentation du métabolisme cérébral dans le cortex somatosensoriel secondaire, le thalamus et la substance grise périaqueducale, souligne aussi l'importance des changements liés à la chronicisation de la douleur. Un traitement analgésique adapté à l’arthrose permettra d’améliorer la qualité de vie des chats atteints, offrira une option thérapeutique valide aux praticiens vétérinaires, et profitera aux propriétaires qui retrouveront un chat actif et sociable. La découverte de l'implication du phénomène de sensibilisation central combiné à l'investigation des changements cérébraux secondaires à la douleur chronique associée à l'arthrose par imagerie fonctionnelle ouvre de nouvelles avenues de recherche chez le chat (développement et/ou validation de traitements adaptés à l'état d'hypersensibilité) et les humains (potentiel modèle naturel de douleur chronique associée à l'arthrose). / Feline osteoarthritis prevalence increases with age, up to 80% in cats aged 11 years old and more. Osteoarthritis is associated with chronic pain expressing as altered behaviour and a decrease in mobility. Currently, there is no validated technique to evaluate osteoarthritis-associated chronic pain in cats. This situation leads to an absence of approved medication for the treatment of OA-associated chronic pain in cats. Our hypothesis states that osteoarthritis-associated pain in cats is expressed as physical disabilities, neurophysiologic changes, hypersensibility, which need to be assessed to quantify adequately this pain and its impact on quality of life. Our objectives were 1) to develop a cat adapted method to assess physical disabilities using kinematics, kinetics and motor activity evaluations; 2) to describe functional and neurophysiologic changes related to osteoarthritis-associated pain, and to test a non steroidal anti-inflammatory based analgesic treatment; 3) to develop a cat adapted method to detect central sensitisation using mechanical temporal summation; 4) to test the feasibility of measuring carbohydrate brain metabolism using positron emission tomography as a marker of supraspinal changes-associated with pain chronicity. Using objective chronic pain evaluation tools determined as sensitive and repeatable, we characterized feline osteoarthritis-associated pain. Cats afflicted with osteoarthritis presented lameness characterised by decreased joint amplitude, or decreased peak ground reaction vertical force, and decreased motor activity. Using the two latter tools, we demonstrated the efficacy of a non steroidal anti-inflammatory (meloxicam) to alleviate osteoarthritis-associated pain after four weeks of administration. Moreover, using quantitative sensory testing and brain functional imaging, we demonstrated for the first time, that osteoarthritis-associated pain in cats led to central nervous system changes. Specially, cats afflicted with osteoarthritis developed central sensitisation as indicated by a decreased von Frey withdrawal threshold (a reflex evaluation), and also by a facilitated mechanical temporal summation (an approach allowing to take into account affective and cognitive dimensions of pain). The increase of brain metabolism in the secondary somatosensory cortex, thalamus and periaqueductal grey matter also highlighted the importance of pain chronicity related changes. Using an analgesic treatment built to alleviate osteoarthritis-associated pain will improve cats quality of life, will help veterinarians, and will benefit owners who will retrieve an active and social cat. Demonstrating both the importance of central sensitisation and assessment of brain changes related to osteoarthritis-associated chronic pain using brain functional imaging opens new research opportunities in cats (development and/or validation of hypersensitivity related treatments), and humans (potential natural model of osteoarthritis-associated pain).