Le paracétamol est sujet à controverse depuis sa découverte. Que ce soit son mécanisme d’action, ses effets indésirables ou son efficacité, de nombreuses études ont été réalisées et parfois se contredisent. Parfois critiqué pour son efficacité limitée, il n’a pourtant rien à envier aux autres antalgiques : il soulage les douleurs faibles à modérées sans effets indésirables aux doses thérapeutiques. Cela en fait un médicament de premier recours chez la femme enceinte, le nourrisson et l’enfant. D’après un rapport de l’ANSM, sur les 30 substances actives les plus vendues en France en 2013 (montant total 1,15 milliard de boîtes), le paracétamol domine très largement (plus de 500 millions de boîtes). C'est l’antalgique et l’antipyrétique le plus consommé au monde. La pharmacopée des antalgiques est vieillissante, l’évolution de l’arsenal thérapeutique depuis 50 ans est limitée. Ce constat amène à réévaluer les stratégies de recherche. Maintenant, notre intérêt serait de comprendre les mécanismes et les cibles de ces antalgiques afin de développer des analogues plus affins tout en limitant leurs effets indésirables. Basée cette stratégie, le paracétamol est un parfait candidat. En effet, son mécanisme d’action n’est pas parfaitement connu mais son efficacité n’est plus à prouver. L’objectif de ces travaux est d’élucider le mystère qui entoure son mécanisme d’action et de découvrir ses cibles. Les dernières études redéfinissent le paracétamol comme un précurseur métabolique à l’origine d’un dérivé lipidique actif, nommé AM404. Ce dernier serait synthétisé dans certaines régions cérébrales exprimant l’enzyme FAAH capable de catalyser cette réaction. Le mécanisme alors mis en jeu montre que le paracétamol, via l’AM404, activerait les récepteurs TRPV1 centraux et indirectement les récepteurs CB1 pour renforcer un mécanisme central d’atténuation de la douleur via les voies descendantes sérotoninergiques. Cependant, le noyau cérébral concerné et le mécanisme cellulaire mis en jeu demeurent inconnus. Des données comportementales associées à une étude d’imagerie fonctionnelle ont levé le voile sur plusieurs régions cérébrales potentiellement impliquées dans l’action du paracétamol, notamment la substance grise périaqueducale. Cette dernière a suscité notre intérêt, car ce noyau exprime à la fois la triade FAAH/TRPV1/CB1, mais aussi est un carrefour des voies descendantes sérotoninergiques. Une activation dans la substance grise périaqueducale des récepteurs TRPV1 et CB1 est à même de produire un effet antinociceptif dépendant de ces contrôles descendants. Ces travaux de thèse ont conduit à conforter que l’action antalgique du paracétamol implique un mécanisme supra-spinal dépendant de l’enzyme FAAH en condition pathologique. Plus précisément, nous avons étudié le rôle de la triade FAAH/TRPV1/CB1 au niveau de la SGPA. Nous avons découvert que le paracétamol interagissait avec une voie de signalisation cellulaire mGLUR5-PLC-DAGL responsable de la production de l’endocannabinoïde 2-AG. Ce mécanisme pourrait à la fois expliquer l’étroite collaboration existant entre les récepteurs TRPV1 et CB1 dans l’effet antalgique du paracétamol et le renforcement des voies descendantes sérotoninergiques. Le paracétamol est donc un promédicament dont l’action cérébrale recruterait un ensemble de systèmes complexes pour médier son effet antalgique. Ce mécanisme séduisant ouvre la piste à de nouveaux antalgiques toujours plus efficaces avec des effets indésirables moindres, à l’image du paracétamol. / Paracetamol is since its discovery controversial. Whether with respect to the mechanism of action, its side effects or effectiveness, many studies have been performed, at times contradictory. Sometimes criticized for its limited effectiveness, it has nothing to envy in contrast to other analgesics whose effectiveness are often associated with side effects. Paracetamol has proven itself to relieve low to moderate pain without side effects at therapeutic doses. This makes it drug of choice for pregnant women, infants and children. According to a report by the ANSM of the 30 top-selling active substances in France in 2013, with a total of 1.15 billion boxes, paracetamol largely dominates this ranking as its sales are over 500 million boxes. Thus it has become the analgesic and antipyretic most consumed in the world. Today, the pharmacopoeia of analgesics is outdated; evolution of the therapeutic arsenal for 50 years is limited with few major discoveries reported. This observation leads to the need to reassess research strategies to innovate new and more effective molecules. Until now, the aim was to focus on a few molecules with high therapeutic potential in order to optimize their effectiveness without understanding their mechanisms. Now our interest is to understand the mechanisms and targets of these analgesics in order to develop more comparable molecules while limiting their adverse effects. Based on this strategy, paracetamol is a perfect candidate. Indeed, its mechanism of action is not fully known, but its effectiveness is proven. The aim of this work is to elucidate the mystery surrounding its mechanism of action and discover its targets. The latest studies redefine paracetamol as a metabolic precursor to the origin of an active lipid derivative, called AM404. The latter is synthesized in certain regions of the brain expressing the FAAH enzyme capable of catalyzing this reaction. The mechanism thus put into play shows that paracetamol, via AM404, activates TRPV1 receptors and the central CB1 receptors indirectly to reinforce a central mechanism of pain relief via serotonergic descending pathways. However, the cerebral area concerned and the cellular mechanism involved remain unknown. Behavioral data associated with a functional imaging study unveiled several brain regions potentially involved in the action of paracetamol, including the periaqueductal gray matter. The latter sparked our interest for two reasons: one because it expresses the core triad FAAH/TRPV1/CB1; and two it also represents a crossroad of descending serotonergic pathways. Activation in the periaqueductal gray matter of the TRPV1 and CB1 receptors is adapted to produce an antinociceptive effect dependent on these descendant control systems. This work of this thesis has led to re-affirm that the analgesic action induced by paracetamol involves a supra-spinal mechanism dependent on the FAAH enzyme in pathological conditions. Specifically, we investigated the role of the triad FAAH/TRPV1/CB1 in the periaqueductal gray matter. We found that paracetamol interacted with the cell signaling pathway mGluR5-PLC-DAGL responsible for production of the endocannabinoid 2-AG. This mechanism can explain both the close collaboration between the TRPV1 and CB1 receptors in the analgesic effect of paracetamol and the reinforcing of serotonergic descending pathways. Paracetamol is thus a prodrug whose cerebral action involves a set of complex systems to mediate its analgesic effect. This attractive mechanism opens the track to new painkillers ever more effective with fewer side effects, reflected paracetamol mechanism.

La douleur est perçue par des neurones spécialisés, les nocicepteurs, dont le corps cellulaire est localisé, au niveau du tronc, dans les ganglions de la racine dorsale (DRG). Ces neurones détectent les informations sensorielles en périphérie (peau, muscles ou viscères) et les transmettent aux neurones spinaux qu'ils connectent au niveau de la corne dorsale de la moelle épinière. D'un point de vue morphologique, anatomique, physiologique, mais également moléculaire, une hétérogénéité importante de ces neurones est observée. Le but principal du laboratoire est de trouver de nouvelles molécules impliquées dans les mécanismes moléculaires qui spécifient les différentes sous-populations neuronales des DRG. Dans ce cadre, il a été possible d'identifier et valider plusieurs gènes présentant un profil d'expression très particulier et spécifiant des populations neuronales bien distinctes au sein des DRG. Parmi ces gènes, tafa4 est principalement exprimé dans des neurones non-peptidergiques de type C. Tafa4 est une petite protéine sécrétée proche des chemokines de type CC dont la fonction est jusqu'à présent inconnue, et dont l'expression dans les DRG n'a encore jamais été décrite. Au cours de ce travail, j'ai pu identifier Tafa4 comme un nouveau marqueur d'une sous-population de neurones sensoriels des DRG : les C-LTMRs (C-Low Threshold MechanoReceptor). La génération d'une lignée de souris Tafa4 KO dans laquelle le gène tafa4 a été remplacé par la protéine fluorescente Vénus, nous a permis de mettre en évidence que la population de neurones tafa4+ projette en central dans la lamina II interne de la moelle épinière et en périphérique exclusivement au niveau de la peau poilue. / The perception of pain is initiated by the detection of noxious stimuli by the peripheral endings of primary nociceptive neurons. They are a specialized group of small-diameter pseudounipolar neurons with cell bodies in the dorsal roots ganglia (DRG). They give rise to thinly myelinated (Ad-fibers) or unmyelinated (C-fibers) afferent fibers, which convey the signal from the periphery to the dorsal horn of the spinal cord. Our laboratory is interested in molecular mechanisms which underlie the specification of somatic sensory neurons and their properties. In order to find novel molecular factors involved in this process, we identified several new nociceptor subtype specific genes by microarray experiments. Among these genes, tafa4 which encodes a small secreted protein distantly related to CC chemokine with unknown function, appears to have a DRG-specific expression from early developmental stages and becomes restricted to a subset of C-fibers non-peptidergic nociceptors in adult DRG. By using transgenic mice, we show that Tafa4 neurons specifically project to the dorsal horn lamina IIi and innervate the hairy skin. They have electrophysiological signature of C-Low-threshold mechanoreceptors (C-LTMRs), a population of sensory neurons implicated in the injury-induced mechanical hyper-sensitivity as well as in the affective component of touch. Mutant mice lacking Tafa4 do not present developmental defects and specify Tafa4 population correctly. However, despite no obvious molecular changes in Tafa4 mutants, these mice display significant increase in tissue injury induced hyper-sensitivity which could be reduced by intrathecally applied Tafa4 protein.