Transcript La douleur

Cours 4
REPRESENTATION CENTRALE
DE LA DOULEUR
INTRODUCTION
Les circuits nerveux impliqués dans la détection de la
douleur, au même titre que d’autres systèmes
sensoriels, peuvent être modulés par des drogues, de
l’acupuncture ou une opération chirurgicale.
D’autres éléments, tels que la mise au monde d’un
enfant, la peur du dentiste, le stress, l’hypnose et bien
d’autres formes de stimulations, peuvent également
intervenir.
Cette incroyable plasticité de la douleur suggère que les
mécanismes nerveux doivent exister pour moduler la
transmission du message nerveux ou pour modifier la
réaction émotionnelle
La nature hautement subjective et individuelle de la
douleur fait qu’il est extrêmement difficile de la définir et
de la traiter d’un point de vue clinique.
Il n’existe pas de stimuli de douleur qui invariablement
entraînent la perception algique chez tout le monde.
Par exemple, bon nombre de soldats blessés ne
ressentent pas de douleur jusqu’à ce qu’ils ressortent
des batailles dans lesquelles ils se trouvaient engagés.
De façon similaire, les athletes ne perçoivent souvent
leurs blessures que lorsque l’effort est terminé.
Deux formes de douleur sont généralement décrites : la
douleur aiguë et la douleur chronique.
Cette douleur chronique peut être partagée en deux
composantes nociceptive et neuropathique.
Les douleurs nociceptives résultent de l’activation
directe des nocicepteurs cutanés consécutivement à
une blessure ou une inflammation
Les douleurs neuropathiques proviennent de lésions au
niveau des nerfs tant périphériques que centraux et
entraînent souvent une sensation de brûlure.
I - LA DOULEUR EST TRANSMISE PAR DES
VOIES NERVEUSES SPECIFIQUES
I –1 Les récepteurs à la douleur peuvent être activés par
des stimuli mécaniques, thermiques ou chimiques
Des stimulations nocives sur la peau ou des tissus souscutanés, comme les muscles ou les articulations,
activent plusieurs catégories de terminaisons
nociceptives, les terminaisons nerveuses libres.
Comme tous les neurones participant à la sensibilité
somatique, les corps cellulaires de ces neurones
afférents primaires sont situés au niveau des ganglions
des racines dorsales.
Trois catégories de nocicepteurs, thermique, mécanique
et polymodaux sont en général répertoriées:
- Les nocicepteurs thermiques sont activés par des températures
extrêmes (>45°C ou <5°C). L’information est conduite à petite
vitesse (5-30 m/s) par des fibres de petits diamètres, finement
myélinisés, les fibres Ad.
- Les nocicepteurs mécaniques sont activés par d’intenses
pressions appliquées sur la peau. L’information est elle aussi
conduite par des fibres Ad.
- Les nocicepteurs polymodaux sont activés par des stimuli de
haute intensité, qu’ils soient mécaniques, thermiques ou
chimiques. Ces nocicepteurs sont constitués de fibres C de plus
petits diamètres et non myélinisés, qui conduisent l’information à
moins de 1 m/s.
Ces trois classes de nocicepteurs sont largement
distribuées dans ces tissus profonds et superficiels et
travaillent généralement ensemble.
Par exemple, lorsque l’on se tape l’extrémité d’un doigt
avec un marteau, une première douleur aiguë est tout
d’abord observée suivie pendant plus longtemps par une
seconde douleur assimilable à une brûlure.
La première de ces douleurs est véhiculée par des
fibres Ad qui proviennent des nocicepteurs thermiques
et mécaniques.
Celle plus lente est véhiculée par les fibres C qui sont
activées par les récepteurs polymodaux.
Contrairement aux récepteurs neurosensoriels
spécialisés pour le toucher et les pressions, la plupart
des récepteurs nociceptifs sont des terminaisons
nerveuses libres.
Le mécanisme par lequel la stimulation nocive entraîne
la dépolarisation de ces terminaisons libres et générée
les potentiels d’action est mal connu à ce jour.
Il est vraisemblable que la membrane de la cellule
contient des protéines qui convertissent l’énergie
thermique, mécanique ou chimique du stimulus en un
potentiel électrique dépolarisant.
Outre le niveau d’activité des fibres Ad et C, beaucoup
de facteurs permettent de déterminer l’emplacement,
l’intensité et la nature de la douleur.
Alors que la perception du toucher est uniforme lorsque
les récepteurs appropriés sont stimulés, l’activation d’un
même nocicepteur peut conduire à plusieurs
descriptions de sensations.
Il est possible d’illustrer cela par une simple expérimentation
consistant à bloquer la circulation sanguine (anoxie)
Il en résulte rapidement un blocage en premier lieu des fibres de
gros diamètres Aa et Ab.
Les fibres C sont toujours capables de transporter l’information
sensorielle et donc de répondre aux stimulations nocives.
Tout cela provient du fait que les grosses fibres possèdent une
beaucoup plus grosse demande énergétique.
En supplément, il n’y a plus de sensations liées au toucher ou à la
somesthésie puisque les grosses fibres Ab sont bloquées.
Cependant la sensation de douleur devient anormale. Par
exemple, une piqûre d’épingle, un pincement ou le contact de la
glace sont indistinctement perçus. Ces différents stimuli sont tous
perçus désormais comme des brûlures.
Ce type d’expérimentation démontre le rôle joué par les fibres de
gros diamètres comme les Ab dans la perception normale du
stimulus bien qu’ils n’y répondent pas directement.
De plus, l’activité de ces fibres de gros diamètres permet une
atténuation de la douleur. C’est ce qui explique pourquoi
l’agitation de la main consécutivement à une brûlure permet de
diminuer la douleur.
I - LA DOULEUR EST TRANSMISE PAR DES
VOIES NERVEUSES SPECIFIQUES
I –2 Les afférences algiques se terminent sur la corne
dorsale de la moelle épinière
Les fibres afférentes nociceptives se terminent
principalement au niveau des cornes dorsales de la
moelle épinière.
Celles-ci peuvent se décomposer en six couches
distinctes sur la base des caractéristiques cytologiques
des neurones présents
I - LA DOULEUR EST TRANSMISE PAR DES
VOIES NERVEUSES SPECIFIQUES
I –2 Les fibres afférentes nociceptives utilisent le
glutamate et les neuropeptides comme
neurotransmetteurs
L’arrivée du glutamate en provenance des terminaisons
sensorielles détermine des potentiels synaptiques dans
les plus brefs délais en activant des récepteurs
particuliers.
Ces fibres afférentes primaires conduisent également à
des potentiels plus lents (fibres C) dans les neurones de
la corne dorsale par la libération de transmetteurs
peptidiques (substance P).
Le glutamate et les neuro-peptides sont libérés ensemble mais
possèdent des actions physiologiques distinctes sur les neurones
post-synaptiques.
Les neuropeptides (substance P) apparaissent accroître et
prolonger les actions du glutamate.
Si les actions du glutamate semblent se confiner aux neurones
post-synaptiques, de par la réabsorption immédiate des acides
aminés, les neuropeptides relâchés, à l’inverse, peuvent diffuser
sur des distances considérables du fait de l’absence de
mécanisme de réabsorption spécifique.
De ce fait, la libération de neuropeptides à partir d’une seule fibre
afférente va pouvoir influencer un grand nombre de neurones
post-synaptiques des cornes dorsales.
Cette caractéristique, associée au fait que la concentration de
peptides est sensiblement plus élevée lors de douleurs
chroniques, suggère que ces actions peptidiques puissent
contribuer à la fois à l’excitabilité des neurones de la corne
dorsale et à l’incapacité à localiser précisément les sources de
douleur.
II - L’HYPERALGESIE POSSEDE DES
ORIGINES CENTRALES ET PERIPHERIQUES
II –1 Des changements dans la sensibilité des
nocicepteurs est à la base d’une hyperalgésie primaire
Hyperalgie (sensibilisation): se définit comme l’accentuation de la
sensibilité et de la réactivité à la stimulation de la zone qui entoure
les tissus endommagés à l’origine du stimulus douloureux.
Les nocicepteurs proches, qui étaient jusqu’alors incapables de
répondre aux stimuli mécaniques, deviennent à présent réceptifs.
La libération de bradykinine, d’histamine, de prostaglandines et
d’autres agents, à l’endroit de la plaie, accentue la réactivité des
terminaisons nociceptives.
La réponse aux ions K+ est particulièrement
intéressante parce que la plupart des dommages
tissulaires ont pour effet d’augmenter la concentration
extracellulaire en K+. Il existe par ailleurs une bonne
corrélation entre l’intensité de la douleur et cette
concentration.
Chacun a son origine dans une population de cellules
différente, mais tous agissent de façon à diminuer le
seuil d’excitabilité des nocicepteurs.
Certaines aussi sont capables d’activer directement le
nocicepteur. Ainsi, l’histamine libérée de cellules
endommagées active les nocicepteurs polymodaux.
II - L’HYPERALGESIE POSSEDE DES
ORIGINES CENTRALES ET PERIPHERIQUES
II –2 Des changements dans la sensibilité des
nocicepteurs est à la base d’une hyperalgésie centrale
Dans des conditions de blessure sévère et persistante, les fibres
C se dépolarisent de façon répétée et la réponse des neurones de
la corne dorsale augmente progressivement.
Ce phénomène apparaît dépendant de la libération de glutamate
des fibres C et par conséquent l’ouverture de canaux ioniques
spécifiques post-synaptique en agissant sur des récepteurs
spécifiques.
En bloquant ces récepteurs, on arrive à diminuer la réponse
accrue des neurones de la corne dorsale.
Des stimulations nocives peuvent également conduire à des
changements à long-terme au niveau des neurones de la corne
dorsale.
Les récepteurs du glutamate sont par ailleurs capables
de produire une hyperexcitabilité des neurones de la
corne dorsale suite à une lésion des tissus.
Ce phénomène est appelé sensibilité centrale par
opposition à la sensibilité périphérique qui survient au
niveau des terminaisons périphériques des neurones
sensoriels.
Ces effets à long-terme dans l’excitabilité des neurones
de la corne dorsale constituent une sorte de mémoire
pour les messages afférents des fibres C.
Il semble que les propriétés physiologiques de ces
neurones puissent être modifiées.
Des modifications des propriétés biochimiques et de
l’excitabilité des neurones de la corne dorsale peuvent
conduire à des douleurs spontanées et peuvent
diminuer le seuil de production de la douleur.
Ceci peut être mis en évidence par ce que l’on appelle
les douleurs des membres fantômes et qui apparaissent
provenir d’une partie de segment amputé
III - L’INFORMATION NOCICEPTIVE EST TRANSMISE
DE LA MOELLE EPINIERE AU THALAMUS ET AU
CORTEX CEREBRAL PAR PLUSIEURS FAISCEAUX
III –1 Deux populations de neurones transmettent
l’information de douleur dans la moelle épinière
Les neurones de second ordre sont soit des cellulesrelais, dont les axones se projettent au tronc cérébral ou
au thalamus, soit des interneurones qui assurent un
transfert de l’information vers d’autres interneurones ou
cellules-relais.
Ces neurones de second ordre reçoivent les messages
des fibres Ad et C des interneurones dans la substance
gélatineuse.
Les cellules-relais pour la douleur sont situées dans
deux régions des cornes dorsales et leurs axones
remontent dans la partie antéro-latérale de la substance
blanche.
Les axones des cellules-relais de la couche I se
projettent directement au thalamus.
A l’inverse, au sein des cellules-relais situées dans des
couches plus profondes, peu se projettent directement
sur le thalamus.
Des analyses électrophysiologiques des cellules de la
corne dorsale dont les axones remontent dans les
colonnes antéro-latérales suggèrent que cohabitent
deux populations de neurones nociceptifs (fig 24-2) :
- des neurones de la couche I qui sont activés
sélectivement par les afférences de douleur
- des neurones de la couche V qui reçoivent aussi bien
des informations de mécanorécepteurs, de
thermorécepteurs que de récepteurs à la douleur.
Le premier groupe des neurones de la couche I sont
excités vigoureusement aussi bien par des stimuli nocifs
thermaux que mécaniques.
En revanche, ces neurones ne répondent pas au
toucher ou aux mouvements des poils.
Ils envoient leurs axones sur la portion antéro-latérale
de la moelle cervicale controlatérale et de là vers le
thalamus.
Ils forment la composante néo-spino-thalamique du
SAL et sont responsables de la localisation précise des
douleurs vives.
Le second groupe de neurones de la couche V
répondent à l’activité des trois principales catégories de
nerfs cutanés (Ab, Ad et C).
Ils répondent aussi bien à des stimuli nocifs que non
nocifs.
Ils constituent la composante paléo-spino-thalamique
ou spinoréticulaire du SAL, par lequel diffuse des
douleurs chroniques.
III - L’INFORMATION NOCICEPTIVE EST TRANSMISE
DE LA MOELLE EPINIERE AU THALAMUS ET AU
CORTEX CEREBRAL PAR PLUSIEURS FAISCEAUX
III –2 Les projections spinales de douleur sur le tronc
cérébral sont dispersées
Une petite partie seulement des fibres du SAL vont jusqu’au
thalamus.
La plupart font synapse à un niveau plus bas, en particulier sur la
formation réticulée du tronc cérébral.
Un nombre important pénètrent également dans la matière grise
située autour de l’aqueduc de Sylvius. Cette région possède de
fortes connections avec le diencéphale et par le biais de
l’hypothalamus avec le système limbique. Elle pourrait jouer un
rôle déterminant dans la modulation de la douleur par des états
émotionnels.
III - L’INFORMATION NOCICEPTIVE EST TRANSMISE
DE LA MOELLE EPINIERE AU THALAMUS ET AU
CORTEX CEREBRAL PAR PLUSIEURS FAISCEAUX
III –3 Les relais thalamiques préservent la dualité des
projections ascendantes algiques
Les quelques fibres spino-thalamiques du SAL qui se terminent
sur le thalamus se projettent différemment selon qu’il s’agit de
neurones néo ou paléo-spino-thalamiques.
Les premiers se terminent au niveau de trois noyaux
postérieurs alors que les seconds se terminent sur des noyaux
intra-laminaires non spécifiques.
Les faisceaux innervant le tronc et les extrémités se terminent sur
la partie latérale des noyaux ventro-postérieurs et sont rejoints par
les fibres issues du noyau trigéminal. Ces neurones se projettent
de façon somatotopique sur les aires corticales S-I et S-II.
Les fibres paléo-spino-thalamiques se terminent sur les noyaux
intralaminaires. Ces projections assurent la perception de
douleurs « lentes » comme les brûlures.
Des tentatives d’intervention chirurgicales au niveau du thalamus
pour amoindrir la sensation de douleur chez des patients souffrant
de cancer par exemple ont été pratiquées.
Une destruction des noyaux ventro-postérieurs conduit à une
perte de la sensibilité cutanée et de la douleur « vive » (piqûres)
mais demeure sans effet sur les douleurs chroniques.
A l’inverse, des lésions des noyaux intra-laminaires procurent une
diminution de la douleur chronique mais pas de la sensibilité
tactile.
Ceci montre que la dualité observée au niveau des voies de
conduction est préservée au niveau thalamique.
III - L’INFORMATION NOCICEPTIVE EST TRANSMISE
DE LA MOELLE EPINIERE AU THALAMUS ET AU
CORTEX CEREBRAL PAR PLUSIEURS FAISCEAUX
III –4 Le cortex cérébral participe à la perception de la
douleur
Longtemps, la plupart des recherches sur les mécanismes
centraux de la douleur ont porté sur le seul thalamus.
Des neurones dans plusieurs régions du cortex cérébral
répondent de façon sélective à des informations nociceptives.
Des neurones dotés de petits champs récepteurs sont situés dans
le cortex somato-sensoriel. Il ne participent donc pas à la
sensation de douleur diffuse.
Des techniques d’imagerie montrent que les cortex cingulaire (qui
entoure la surface dorsale du corps calleux) et insulaire
participent à cette perception.
Le cortex cingulaire fait partie du système limbique et est a priori
impliqué dans le traitement de la composante émotionnelle de la
douleur.
Des lésions au niveau du cortex insulaire conduisent à une
pathologie dans laquelle les patients perçoivent les stimuli nocifs
comme douloureux, sont capables de distinguer les douleurs
aiguës des lentes mais sont incapables de produire les réponses
émotionnelles correspondantes
Le cortex insulaire intégrerait donc les composantes sensorielles,
affectives et cognitives qui sont toutes impliquées normalement
dans les réponses algiques.
IV - LA DOULEUR PEUT ETRE MODULEE PAR DES
STIMULI SENSORIELS ET EMOTIONNELS
Melzack et Wall (1965) se sont intéressés aux
mécanismes qui par le biais de stimuli cutanés ou
d’états émotionnels modifient l’intensité de la sensation
de douleur.
Un site potentiel d’interaction sont les interneurones de
la substance gélatineuse de la ME (couches II et III).
Ils a été suggéré que des afférences collatérales
provenant des grosses fibres myélinisées Ab, Ad et C
avaient des effets antagonistes sur ces cellules.
Ces interneurones, à leur tour, pourraient réguler la
décharge de cellules plus profondes de la corne dorsale
(couche V) qui donnent naissance au faisceau paléospino-thalamique.
Un mécanisme de décodage plus haut situé surveillerait
l’activité spino-thalamique et le seuil au dessus duquel la
douleur est perçue.
Le cerveau exercerait un contrôle sur ce système
puisque des facteurs cognitifs sont connus pour influer
jusqu’aux réponses réflexes médullaires de retrait.
Par exemple, on pourra lâcher facilement une tasse de
café brûlante. Mais si la tasse est en porcelaine de
Chine, on préférera peut être prendre le temps de la
poser sur une table proche quitte à se brûler.
V - LE MECANISME DE L’ANALGESIE
On a longtemps pensé que les systèmes sensoriels
étaient reliés complétement à la transmission des
signaux afférents et que les voies ascendantes
transportaient cette information avec un minimum de
modifications jusqu’au cortex.
Ce n’est que lorsque ces messages arrivaient au cortex
qu’ils devenaient accessibles pour des processus
perceptifs et psychologiques.
On sait maintenant que la douleur, comme toute autre
information sensorielle, peut être modulée dès son
origine au niveau des différentes synapses situées sur
son trajet.
V - LE MECANISME DE L’ANALGESIE
V –1 Une stimulation électrique directement sur le
cerveau provoque l’analgésie
Il a été montré chez l’animal qu’une stimulation de la matière grise
qui entoure le troisième ventricule, l’aqueduc de Sylvius et le
quatrième ventricule conduisait à une analgésie
Ce type d’analgésie se caractérise par un champ récepteur
restreint. Les sujets répondent normalement aux stimuli
nociceptifs des parties du corps non concernées. Ils continuent de
percevoir des stimuli autres que nociceptifs en provenance du
territoire pour lequel l’analgésie intervient.
La stimulation inhiberait activement les entrées afférentes des
cornes dorsales et des noyaux du nerf trigéminal (V).
V - LE MECANISME DE L’ANALGESIE
V –2 L’analgésie produite par stimulation est liée à
l’analgésie opiacée
Les sites et les mécanismes de l’analgésie par morphine sont
assez semblables à celle produite par stimulation.
L’inhibition est localisée spécifiquement sur une couche et agit sur
les interneurones tout comme une stimulation péri-aqueducale.
Des micro-injections de morphine directement sur ces sites, en
particulier la matière grise péri-aqueducale, se traduit par une
profonde analgésie.
V - LE MECANISME DE L’ANALGESIE
V –3 Le stress peut conduire également à l’analgésie
La réponse naturelle face à une situation d’urgence inclut une
moindre sensitivité à la douleur.
Du point de vue des mécanismes nerveux et hormonaux, on peut
s’apercevoir que le stress a pour effet d’augmenter le taux
d’endorphines plasmatiques.
Il existe néanmoins de fortes présomptions pour qu’un stress
induise une analgésie.
Des soldats blessés lors de batailles ou des sportifs dans une
compétition rapportent ne pas avoir ressenti de douleur.