ARCHITECTURE FONCTIONNELLE DES SYSTEMES

ARCHITECTURE FONCTIONNELLE DES SYSTEMES NOCICEPTIFS
(Chapitre 1, « Biologie de la Douleur », Bouhassira, D., Calvino, B. (eds.)
Arnette/Dion, 2008.
Jean-François BERNARD et Luis VILLANUEVA
UMR677 INSERM-UPMC, Faculté de Médecine Pitié-Salpêtrière, Université Pierre et
Marie Curie, Paris, France
I) INTRODUCTION
La douleur est définie par l’Association Internationale pour l’Etude de la Douleur (IASP)
comme "une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à une lésion tissulaire réelle
ou potentielle, ou décrite en ces termes".
La nociception concerne les mécanismes qui génèrent la douleur en réponse à un stimulus
nociceptif, ou décrit comme tel par des sujets normaux. Le terme nociception est souvent assimilé à
tort au terme douleur. En effet, la nociception concerne la transmission et l'intégration des stimulus
nociceptifs qui ne donnent pas nécessairement lieu à une expérience douloureuse. Réciproquement, la
douleur est une expérience beaucoup plus riche, qui peut survenir en l'absence de stimulus nociceptif,
par exemple lors de douleurs chroniques ou centrales liées à une pathologie neurologique.
Dans ce chapitre, l'étude de la nociception commence au niveau des tissus somatiques (peau,
tissus sous-cutanés, muscles, os) et des viscères, à la périphérie du système nerveux, par la question :
Comment les stimulus nociceptifs activent-ils les fibres nerveuses périphériques ? et comment les
messages nociceptifs sont-ils acheminés vers le système nerveux central (moelle épinière et complexe
trigéminal) ?
Elle se poursuit par une deuxième question : comment les messages nociceptifs sont-ils intégrés
au niveau de la corne dorsale de la moelle épinière (nociception du tronc et des membres) et du
complexe trigéminal (nociception orofaciale et méningée) ?
Elle se termine par une troisième question : comment les messages nociceptifs sont-ils
acheminés de la corne dorsale et du complexe trigéminal au cerveau afin de générer une douleur ?
II) NOCICEPTEURS ET FIBRES AFFERENTES PRIMAIRES
1) Description générale
Au début du XXe siècle, Sherrington concluait que la nociception était un processus spécifique
et que les stimulus nocifs activaient des fibres nerveuses appelées nocicepteurs (Sherrington, 1906).
Toutefois, ce n'est qu'au milieu du XXe siècle que Burgess et Perl (1967) puis Bessou et Perl (1969)
enregistrèrent l'activité électrique de fibres fines myélinisées (fibres A∂) et de fibres très fines nonmyélinisées (fibres C) qui déchargeaient sous forme de potentiels d'action uniquement en présence
d'un stimulus nociceptif (Perl, 2007). Ainsi, dans la peau, les nocicepteurs sont essentiellement des
-2fibres fines A∂ et C, tandis que les récepteurs tactiles sont des fibres myélinisées de gros diamètre
(fibre Aß, diamètre ≈ 6 à 12 µm; conduction rapide 30 - 70 m/s).
Les fibres C (diamètre ≈ 0,5 µm) ont une vitesse de conduction très lente (0,4 - 2 m/s), tandis
que les fibres A∂ (diamètre ≈ 1 à 5 µm) ont une vitesse de conduction lente (4 - 30 m/s) mais plus
rapide que celle des fibres C. En appliquant un stimulus nociceptif très bref (électrique ou laser) il est
possible de distinguer les signaux en provenance de chacun de ces contingents de fibres en mesurant
leur latence respective. Ainsi, un faisceau laser qui porte la température cutanée à plus de 50°C
pendant un temps très bref (20 ms) produit deux sensations douloureuses séparées dans le temps. Le
sujet stimulé ressent presque immédiatement une première douleur qui ressemble à une piqûre très
brève; une à deux secondes plus tard il perçoit une seconde douleur qui correspond à une sensation de
brûlure plus diffuse et plus durable. La première sensation correspond à l'arrivée rapide des messages
véhiculés par les fibres A∂ au niveau du cerveau; la seconde sensation est provoquée par l'arrivée plus
tardive des messages véhiculés par les fibres C.
Depuis les travaux de Burgess et Perl (1967) de très nombreux types de nocicepteurs A∂ et C
ont été décrits. Nous ne mentionnerons ici que ceux qui semblent les plus abondants et sont l'objet
d'un relatif consensus. Ainsi, il y a deux classes de nocicepteurs A∂ : ils répondent tous les deux
fortement à des stimulus mécaniques intenses mais certains répondent à une température élevée tandis
que les autres sont sensibilisés par une lésion tissulaire. Les nocicepteurs C sont pour la plupart
polymodaux : ils répondent à des stimulus thermiques et mécaniques. D'autres nocicepteurs C
répondent spécifiquement à la température nociceptive. Un petit contingent de nocicepteurs C répond
également au froid intense; ces nocicepteurs pourraient être responsables de la sensation de brûlure
paradoxale provoquée par un stimulus très froid. La plupart des nocicepteurs C répondent aussi à des
stimulus chimiques comme l'acide ou la capsaïcine, le composant actif du piment. Enfin certains
nocicepteurs "silencieux" ne répondent que quand ils sont sensibilisés par une lésion tissulaire ou une
inflammation (Perl, 2007).
Il est important de noter que certaines fibres A∂ et C ne sont pas des nocicepteurs mais des
thermorécepteurs responsables de la perception du froid (plutôt les fibres A∂) et du chaud (plutôt les
fibres C) non nociceptif. D’autres fibres C répondent aux stimulus tactiles liés sur le plan
psychophysique à une sensation agréable (« limbic touch », Olausson et al., 2002). Les nocicepteurs et
les thermorécepteurs A∂ et C correspondent à des terminaisons libres très fines sans différenciation
histologique visible en microscopie optique. Au contraire, les fibres Aß, qui constituent
essentiellement des mécanorécepteurs tactiles, forment des structures histologiquement différenciées
(corpuscules superficiels de Merkel et Meissner, et profonds de Meissner et Pacini). En revanche,
2) Récepteurs membranaires des nocicepteurs impliqués dans la sensibilité thermique et
mécanique
Jusqu'à la fin du XXe siècle, il était impossible de répondre à la question : comment les
terminaisons libres transforment-elles les stimulus thermiques et nociceptifs en potentiels d'action
sous la forme d'un codage précis de ces informations (opération de transduction). La réponse à cette
question débuta avec la découverte, fondée sur l’enregistrement électrophysiologique de petits
neurones de ganglion spinal en culture, d'un récepteur vanilloïde (VR1) situé dans la membrane du
neurone et sensible à la fois à la capsaïcine et à la chaleur (Caterina et al., 1997, 1999). Le récepteur
VR1, aussi appelé "transient receptor potential vanilloid 1" – TRPV1, est situé sur les fibres C (Figure
-31). Ce récepteur canalaire cationique non-spécifique est sensible à la température nociceptive, avec un
seuil de 43 °C, ainsi qu’à la capsaïcine, le principe actif du piment. Ainsi, le récepteur TRPV1
pourrait être le principal responsable de la sensibilité nociceptive thermique des nocicepteurs C, et à
un degré de plus, de la sensation de brûlure. En fait, les souris mutantes VR1–/– déficientes en ce
récepteur ont un comportement normal aux températures proches du seuil de VR1, mais répondent
moins fort aux températures élevées (>50 °C). Avec la mise en évidence des récepteurs TRPV2 (seuil
53 °C), TRPV3 (seuil 32 °C) et TRPV4 (seuil 24 °C), dont la spécificité est liée à un domaine Cterminal particulier, il apparaît, sans trop de surprise, que la sensation de douleur thermique comme
celle de chaleur est plus complexe que prévue initialement. En effet, non seulement la nociception
thermique est codée par un ensemble de récepteurs membranaires, mais, de plus, les fibres
nociceptives sont souvent polymodales indiquant qu’elles sont porteuses de plusieurs types de
récepteur. Ainsi, malgré une spécificité indéniable au niveau moléculaire, la sensation douloureuse
nécessite un certain niveau de décodage des messages arrivant dans le système nerveux central. Au
final, les données actuelles laissent à penser que les récepteurs TRPV1 des fibres C codent les
sensations de brûlure modérée à moyenne et de chaleur forte. Les récepteurs TRPV2 des fibres A∂
complètent le codage dans le cas de la nociception thermique la plus intense; ils sont toutefois aussi
sensibles aux stimulations mécaniques nociceptives. Les récepteurs TRPV3 et TRPV4 des fibres C
seraient responsables des sensations thermiques chaudes non-nociceptives (Julius et Basbaum, 2001;
Pedersen et al., 2005; Woolf et Ma, 2007) (Figure 1).
Plus récemment, des progrès ont également été effectués dans la recherche des récepteurs au
froid nociceptif. Il y a aujourd'hui un consensus pour estimer que les stimulus froids non-nociceptifs
et nociceptifs modérés sont codés par le récepteur canalaire TRPM8 (seuil 28°C, plage de codage 8 –
28°C), également sensible au menthol (substance qui provoque une sensation de froid intense). Ces
récepteurs semblent se situer principalement sur les fibres A∂ (Bautista et al., 2007; Colburn et al.,
2007; Dhaka et al., 2007). Toutefois les stimulus froids nociceptifs intenses seraient codés par un
canal TRP1A sensible au Ca2+ et porté par les fibres C. Le canal sodique TTX-R Nav1.8 pourrait
également jouer un rôle dans la perception du froid intense qui produit une sensation de brûlure
(activation des fibres C par le froid intense) (Figure 1).
La transduction de la nociception mécanique est encore mal comprise. Plusieurs candidats qui
incluent les récepteurs TRP1A, TRPV2, TRPV4, TRPC1, TRPP2 et ASIC3 ont été proposés mais
aucun ne répond à tous les critères requis pour être un récepteur mécanique à haut seuil. Récemment,
la "stomatin-like" protéine 3 (SLP3) a été proposée, avec des arguments convaincants, pour jouer un
rôle dans la sensibilité mécanique à bas seuil des fibres Aß et à haut seuil des fibres A∂ (Woolf et Ma,
2007).
3) Récepteurs membranaires des nocicepteurs impliqués dans la sensibilité chimique et la
sensibilisation.
Les récepteurs TRP sont également sensibles à de nombreuses substances chimiques exogènes
irritantes qui peuvent-être considérées comme plaisantes ou aversives voire douloureuses selon leurs
concentrations. Le piment (capsaïcine) induit une activation du récepteur TRPV1. Le seuil thermique
des nocicepteurs s'en trouve abaissé, ce qui entraîne une sensation de brûlure pour une température
normalement non-nociceptive. L'acidité (ion H+) et certains venins d'araignées produisent un effet
similaire en modifiant la conformation du récepteur et en abaissant son seuil d'activation thermique.
-4Le récepteur TRPA1 est également un important intégrateur de stimulus chimiques irritants comme la
moutarde, la bradykinine, le raifort, l'acroléine et l'anandamide. L'huile de moutarde induit une
activation du récepteur TRPA1 en modifiant de façon réversible la conformation de la cystine du
domaine N-terminal du canal. La bradykinine active le récepteur B2 qui agit sur le récepteur TRPA1
et, au final, permet une entrée de calcium. Enfin le récepteur TRPM8 est très sensible à l'essence de
menthe qui induit une sensation de froid intense avec une douleur modérée.
La sensibilisation aux molécules produites par la lésion tissulaire et l'inflammation est un
phénomène très important dans la nociception. En effet, une stimulation nociceptive est presque
toujours associée à une lésion tissulaire qui libère des facteurs sensibilisants, une dégranulation des
mastocytes et une activation des leucocytes à l'origine d'un processus inflammatoire. Il en résulte
globalement une sensibilisation progressive des nocicepteurs qui répondent plus fort pour une même
stimulation douloureuse (phénomène d'hyperalgésie) et qui peuvent répondre à des stimulus
normalement non-nociceptifs (phénomène d'allodynie). A un degré de plus, des récepteurs
normalement silencieux deviennent actifs.
La "soupe" inflammatoire contient un grand nombre de molécules sensibilisantes dont les plus
connues sont : les neuromédiateurs (histamine, sérotonine), les kinines (bradykinine), les
prostaglandines (PGE2, dont la synthèse est liée à l'activation de la cyclooxygénase-2, une enzyme
clée de l'inflammation), les chémokines (CCL3), les cytokines (IL1), les neurotrophines (NGF), les
ions H+ et l'ATP. Récemment de nouveaux facteurs, le TNF , le TNF , la prokinéticine et le GDNF
ont été ajoutés à cette soupe. Ces substances agissent en se fixant sur les récepteurs membranaires des
nocicepteurs, par exemple, la sérotonine sur les récepteurs 5-HT2A/2C et 5-HT3, la bradykinine sur le
récepteur B2, les prostaglandines sur des récepteurs EP2 et directement sur le récepteur TPRV1, le
NGF sur le récepteur Trk A et les ions acides sur les récepteurs ASIC et aussi TRPV1 (Figure 1B).
L'action de ces substances est soit directe lorsqu'elles agissent sur des canaux ioniques, soit souvent
indirecte via une cascade de transduction chimique intracellulaire qui inclut de nombreuses kinases
(PKC, PKA, PI3K, MAP kinase, ERK, p38 et JNK). Cette cascade aboutit principalement à une
phosphorylation des canaux TRP (TRPV1, TRPA1) et sodiques voltage-dépendants (tétrodotoxinesensible : Nav1.7 et résistants : Nav1.8 et Nav1.9). La phosphorylation de ces canaux a une
importance considérable dans les phénomènes de sensibilisation périphérique.
4) Innervation et nociception viscérales
L'innervation viscérale présente une différence majeure par rapport à l'innervation cutanée : elle
n'inclut aucune innervation tactile. Ainsi, il n'y a pas de fibres Aß au niveau viscéral. Les viscères sont
innervés uniquement par des fibres C et A∂; les fibres C sont beaucoup plus abondantes que les fibres
A∂, la proportion de fibres C variant de 80 à 100% selon les viscères considérés. La conséquence de
cette absence d'innervation tactile viscérale est que la stimulation non-nocive ou le simple contact
avec les viscères n'engendre aucune sensation. Les stimulus thermiques non-nociceptifs n'engendrent
également aucune sensation dans la plupart des viscères à l'exception de l'œsophage et du rectum qui
sont proches des muqueuses possédant une innervation tactile (Cervero et Laird, 1999).
De plus, l'innervation spécifiquement nociceptive des viscères est différente de celle de la peau.
Ainsi, certains organes comme le foie et les reins n'engendrent aucune sensation quel que soit le
stimulus nocif (brûlure, coupure) appliqué sur leurs parenchymes. Au niveau digestif ou urinaire ce
sont essentiellement les organes creux (oesophage, estomac, intestins, rectum, voies biliaires,
-5uretères, vessie) qui engendrent une sensation, souvent douloureuse, lors de la distension ou de
stimulations chimiques spécifiques. Mais même dans le cas des viscères creux, certaines stimulations
franchement nocives (brûlure ou coupure de l'intestin) ne produisent aucune sensation. Enfin le coeur
semble produire une perception nociceptive seulement en réponse à l'ischémie. En conséquence, dans
le cas de la douleur viscérale, on distingue clairement les stimulus nocifs, qui lèsent directement ou
potentiellement les organes sans engendrer nécessairement une sensation, des stimulus nociceptifs qui
produisent une sensation désagréable ou franchement douloureuse. Un dernier cas intéressant de
douleur viscérale est la douleur méningée (céphalées) avec une sensibilité mécanique et une
sensibilisation des nocicepteurs par la sérotonine via les récepteurs membranaires 5-HT2A/2C et 5-HT3.
Notons que les triptans ont, au contraire, une action inhibitrice sur les nocicepteurs, via les récepteurs
5-HT1B/D (Levy et al., 2004).
Au total, les viscères ont peu de sensibilité thermique nociceptive. Ils ont une sensibilité
nociceptive mécanique à la distension et surtout une sensibilité chimique et une capacité de
sensibilisation (ischémie, inflammation) très importante. La sensation douloureuse induite par une
stimulation ou une pathologie viscérale est souvent peu spécifique, sourde, diffuse et mal localisée.
Elle est souvent accompagnée de manifestations pseudo-affectives intenses et d'irradiations
somatiques.
5) Le nocicepteur, une partie du neurone ganglionnaire
Les terminaisons nociceptives libres A∂ (faiblement myélinisées) et C (non-myélinisées) ont
donc un seuil élevé et répondent seulement à des stimulus dont l'énergie est assez grande pour
endommager les tissus qu'elles innervent. Ces nocicepteurs appartiennent à des neurones
somatosensoriels en T (Figure 1A) dont le corps cellulaire est localisé dans le ganglion de la racine
dorsale de la moelle ou dans le ganglion de Gasser pour le complexe trigéminal (Figure 3). Ainsi, le
neurone nociceptif primaire a, comme tous les neurones somatosensoriels primaires, quatre parties :
1) la terminaison périphérique qui "transforme" le signal nociceptif en potentiel d'action, 2) un long
axone périphérique qui conduit les potentiels d'action vers le ganglion, 3) un corps cellulaire dans le
ganglion qui contrôle le phénotype et l'intégrité du neurone, et 4) un court axone central qui conduit
les potentiels d'action du ganglion à l'élément présynaptique au contact du neurone somatosensoriel
central, situé dans la corne dorsale de la moelle (ou du noyau spinal du trijumeau) (Woolf et Ma,
2007).
La projection centrale des nocicepteurs est localisée dans la région superficielle de la corne
dorsale où elle transmet les influx synaptiques aux neurones de second ordre de cette région. Les
récepteurs membranaires présynaptiques localisés à ce niveau ressemblent à ceux que l'on trouve dans
sa branche périphérique. En particulier, le rôle des récepteurs TRPA1 et TRPV1 spinaux semble très
important pour moduler la transmission synaptique à ce niveau (Figure 1B).
Les études neurochimiques et électrophysiologiques ont mis en évidence deux classes de
nocicepteurs C qui se terminent dans deux régions distinctes des couches superficielles I et II de la
corne dorsale. La population peptidergique, qui exprime la substance P, le "peptide associé au gène de
la calcitonine" (CGRP) et le récepteur-kinase TrkA, termine quasi exclusivement dans les couches I et
IIo de la corne dorsale dont les neurones projettent à distance sur l'aire parabrachiale et le thalamus.
En revanche, la population non-peptidergique, qui fixe l'isolectine-ß4 et exprime le facteur Ret,
-6termine principalement dans la couche IIi dont les neurones envoient des projections locales sur les
couches IV et V de la corne dorsale (Julius et Basbaum, 2001; Braz et al., 2005).
6) Projection des fibres afférentes primaires sur la corne dorsale
Les fibres afférentes primaires pénètrent dans le système nerveux central par les racines
postérieures. Au niveau de la jonction radiculo-médullaire, les fibres fines (A∂ et C) se séparent des
grosses fibres, pour occuper la partie ventrolatérale des racines postérieures, ce qui a amené à léser
sélectivement cette région pour soulager certaines douleurs (Sindou et al., 1974). Ensuite, avant
d'entrer dans la substance grise de la corne dorsale, les fibres fines se divisent en collatérales
ascendantes et descendantes qui cheminent dans la substance blanche coiffant la corne dorsale
(faisceau de Lissauer) et vont contacter plusieurs segments médullaires, pour se terminer massivement
dans les couches superficielles (I et II) de la corne dorsale (Figure 2). Notons que l'étalement des
projections nociceptives sur plusieurs segments spinaux pourrait être responsable d'une certaine
difficulté à localiser l'origine d'un stimulus nociceptif en particulier, lors des phénomènes de
sensibilisation des nocicepteurs. Les neurones des couches I et II reçoivent donc essentiellement des
influx monosynaptiques des nocicepteurs A∂ et C (Cervero et Connel, 1984; Sugiura et Perl, 1986;
Mizumura et al., 1993). Les neurones de la couche I constituent la principale sortie de ces couches
superficielles vers le tronc cérébral et le thalamus, et ils sont pour la plupart "nociceptifs spécifiques"
(voir ci-dessous).
Les fibres A∂ et les fibres C envoient également quelques collatérales dans les couches
profondes V - VI de la corne dorsale. Il faut de plus noter que cette région reçoit aussi de nombreuses
projections des fibres tactiles Aß (Figure 2). Les neurones de ces couches sont majoritairement
"nociceptifs non-spécifiques" avec une large gamme de réponses (voir ci-dessous). Le lien de ces
couches avec les afférences nociceptives A∂ et C n'est pas très clair. Les collatérales venant des fibres
A∂ et C ne semblent pas suffisantes pour expliquer la remarquable sensibilité de ces neurones à la
mise en jeu de ces fibres. En fait, il semble probable que l'essentiel des messages nociceptifs arrivant
sur ces couches profondes serait acheminé indirectement par l'intermédiaire des couches superficielles
(Braz et al. 2005). L'innervation de cette région par un contingent appréciable de fibres tactiles
pourrait rendre compte de la remarquable capacité de ces neurones à coder les stimulus mécaniques.
III) LES NEURONES DE LA CORNE DORSALE DE LA MOELLE EPINIERE ET DU
NOYAU SPINAL DU TRIJUMEAU
1) Les couches superficielles: le premier relais central des messages nociceptifs
Ce sont les couches I et II qui reçoivent les messages nociceptifs. Toutefois, les neurones de la
couche I constituent également le relais essentiel des informations thermiques (ces deux modalités
sont l'une comme l'autre véhiculées par les fibres fines A∂ et C qui projettent sur les couches
superficielles) car ce sont essentiellement eux et non les neurones de la couche II qui projettent vers
les centres supérieurs du cerveau.
Les neurones de la couche I sont essentiellement nociceptifs, une majorité d'entre eux sont
"nociceptifs spécifiques", une petite proportion sont "nociceptifs non-spécifiques" (Christensen et
-7Perl, 1970; Le Bars et al., 1986; Besson et Chaouch, 1987; Willis et Coggeshall, 1991; Bester et al.,
2000). Ces neurones sont activés par des fibres A∂ et C et ils répondent fortement, et souvent de façon
tonique, à des stimulus nociceptifs thermiques et mécaniques. Ils reçoivent des afférences aussi bien
somatiques que viscérales et ils constituent ainsi un lieu de convergence viscéro-somatique. Leurs
champs récepteurs de taille restreinte et leur organisation somatotopique laissent à penser qu'ils
pourraient signaler les caractéristiques spatio-temporelles d’un stimulus nociceptif. Il a été démontré
aussi bien chez l'animal anesthésié qu'éveillé, que les neurones nociceptifs spécifiques de la couche I
sont capables de coder l’intensité des stimulus thermiques et mécaniques, avec une gamme de réponse
toutefois plus restreinte que celle des neurones nociceptifs non-spécifiques de la même couche et
surtout des couches profondes de la corne dorsale (Bushnell et al., 1984; Dubner et al., 1989; Bester
et al., 2000). Enfin, un nombre non négligeable de neurones de la couche I répondent de façon
spécifique à des stimulus thermiques (froids et chauds) non nociceptifs (Light et al., 1993; Craig,
1996, 2002; Craig et Krout, 2001).
Le neuromédiateur des fibres périphériques nociceptives est essentiellement le glutamate.
Toutefois, les fibres peptidergiques utilisent des neuropeptides (SP, CGRP), des protéines (BDNF),
des chémokines (CCL3) et du NO comme neuromodulateurs. Leurs potentiels d'action ont une grande
capacité de sommation temporelle et spatiale. La libération des molécules neuroactives est sous le
contrôle des opioïdes endogènes, qui agissent sur les récepteurs opiacés µ et ∂, du GABA, qui agit sur
les récepteurs GABAB, et des cannabinoïdes endogènes qui agissent sur les récepteurs CB1. La
densité des récepteurs change de façon dynamique; elle augmente après une inflammation (Puehler et
al., 2004) et diminue après une lésion axonale (Kohno et al., 2005). La libération des molécules
neuroactives est aussi régulée par de nombreux facteurs qui agissent sur la concentration du calcium
présynaptique. Le canal calcique voltage dépendant présynaptique le plus important est le Cav2.2. Les
bloquants des canaux calciques de type N, notamment les conotoxines comme le ziconatide,
produisent une analgésie, mais leurs effets secondaires par voie systémique sont tels qu'il est
nécessaire de les administrer en intrathécal.
La lésion axonale produit aussi des chémokines qui activent la microglie dans la corne dorsale.
Cette réaction locale contribue à modifier la transmission sensorielle dans la moelle épinière (Verges
et al., 2004; Tozaki-Saitoh et al., 2008).
2) Les couches profondes de la corne dorsale : un lieu de convergence nociceptive très
riche
Après les couches superficielles I et II, on trouve des neurones nociceptifs essentiellement au
niveau des couches profondes V et VI de la corne dorsale de la moelle. Cette région inclut également
des parties adjacentes des couches IV et VII. Le terme "couche V" correspond en réalité, comme dans
beaucoup de revues, à un raccourci commode pour désigner cette seconde région nociceptive. De
nombreuses études électrophysiologiques ont montré que cette région contient un grand nombre de
neurones nociceptifs qui sont activés non seulement par des fibres fines, A∂ et C mais aussi par des
fibres de plus gros calibre, Aß. La majorité des neurones nociceptifs de cette région ont une large
gamme de réponses. De fait, ils codent les messages nociceptifs dans une gamme d'intensité plus
étendue que les neurones de la couche I, à partir d'une énergie de stimulation même très basse,
clairement non nociceptive. L'innervation de cette région par un contingent appréciable de fibres Aß
pourrait rendre compte de la remarquable capacité de ces neurones à coder les stimulus mécaniques.
-8En réalité, ils répondent à une très grande variété de stimulus : mécaniques, thermiques (nociceptifs et
non-nociceptifs), chimiques, et présentent une grande convergence viscéro-somatique. Leurs champs
récepteurs sont plus larges que ceux des neurones nociceptifs spécifiques. Ils constituent un important
contingent de neurones impliqués dans plusieurs systèmes nociceptifs ascendants. (Le Bars et al.,
1986; Besson et Chaouch, 1987; Willis et Coggeshall, 1991; Craig, 1996). Enfin, il faut noter que
d’autres neurones activés par des stimulus nociceptifs cutanés et viscéraux ont été enregistrés plus
profondément au niveau des couches VII et X. Ils ont des caractéristiques complexes et souvent des
champs récepteurs étendus.
3) Le complexe sensitif du trijumeau : un lieu d’intégration nociceptive orofaciale et
méningée
Le complexe trigéminal possède des structures spécialisées comme la pulpe dentaire, la
cornée ou les méninges, qui sont essentiellement innervées par des fibres fines A∂ et C (Byers et
Burgess, 2001). La stimulation de ces tissus permet donc de recruter un groupe homogène de fibres
afférentes. La douleur est quasiment la seule sensation évoquée par la stimulation de ces tissus. D'un
point de vue clinique, la douleur dentaire s'apparente à la douleur viscérale par son caractère sourd et
difficile à localiser. Le patient est souvent incapable de distinguer parmi plusieurs dents celle qui est à
l'origine de la douleur, et il n'est même pas rare qu'il soit incapable de décider s'il s'agit d'une dent
maxillaire ou mandibulaire. La douleur dentaire irradie souvent vers des régions comme le cou et la
face, alors que des douleurs musculaires cervicales, d'origine auriculaire ou même cardiaque, peuvent
se projeter vers des territoires oro-faciaux. Ces douleurs projetées ont parfois été expliquées par
l'existence de ramifications de fibres périphériques s'étendant sur plusieurs territoires oro-faciaux. Le
substrat neurophysiologique principal des douleurs projetées se trouve plus probablement au niveau
central. En effet, un même neurone du complexe sensitif du trijumeau ou de la moelle cervicale
supérieure reçoit de multiples afférences primaires trigéminales ayant des origines périphériques
diverses. Par ailleurs, avant d'entrer dans le complexe sensitif du trijumeau, les fibres fines se divisent
en collatérales qui cheminent dans la substance blanche et vont contacter plusieurs neurones. Ces
phénomènes de divergence pourraient contribuer également à un certain "brouillage" dans la
localisation de l'origine du message nociceptif notamment suite à des phénomènes inflammatoires
aigus intenses, comme lors des pulpites (Mumford et Bowsher, 1976 ; Sharav, 1994).
La sensibilité somatique de la face, des cavités buccale, nasale et des méninges est assurée
pour l’essentiel, par les trois branches du nerf trijumeau (Figure 3). Les corps cellulaires des
afférences primaires (neurones de premier ordre) constituent le ganglion de Gasser. Le nerf trijumeau
pénètre dans le système nerveux central au niveau du tronc cérébral, par deux racines : une racine
motrice, médiale et une racine sensitive, latérale, de taille beaucoup plus importante. Les fibres
nerveuses issues de l’ensemble des régions trigéminales innervent le complexe sensitif du trijumeau
qui constitue donc le premier relais du système nerveux central pour les informations nociceptives
orales et crânio-faciales (Dallel et al. 2003 ; Sessle, 2005). Ce complexe s’étend à travers le tronc
cérébral des premiers segments cervicaux de la moelle jusqu’à la limite caudale du mésencéphale. Il a
été divisé en deux noyaux : rostralement, le noyau principal et caudalement, le noyau spinal, luimême subdivisé en noyaux oral, interpolaire et caudal dans le sens rostrocaudal. La racine sensitive
du trijumeau se sépare précocement en une racine ascendante qui se rend au noyau principal, et une
-9racine descendante plus longue, qui se poursuit jusqu’au pôle caudal du bulbe. Tout au long de son
trajet, elle émet des collatérales, médialement, en direction du noyau spinal auquel elle est accolée.
Comme les neurones de la corne dorsale, les neurones du complexe sensitif du trijumeau
transmettent les messages nociceptifs au cortex cérébral par l'intermédiaire de relais situés dans le
tronc cérébral et le thalamus (Figures 3 - 5). Les premières données concernant l’organisation
fonctionnelle du complexe sensitif trigéminal ont été fournies dès le début du vingtième siècle par la
clinique neurologique. Ces observations ont permis de conclure que le noyau spinal jouait un rôle
prépondérant dans la transmission des informations thermiques et algiques oro-faciales alors que le
noyau principal était le maillon essentiel de la transmission des messages tactiles vers les centres
supérieurs. L'idée d'une division fonctionnelle du complexe trigéminal a été confortée tout d’abord
par des données neurochirurgicales montrant qu'une transection de la racine descendante du trijumeau
- tractotomie réalisée au niveau de l'obex - qui entraîne la désafférentation du seul sous-noyau caudal,
était capable de produire une anesthésie thermo-algique du côté lésé sans modification notable de la
sensation tactile. Des travaux plus récents indiquent que les noyaux caudal et oral ont un rôle
prédominant dans la transmission et l'intégration de la nociception orofaciale (Dallel et al. 2003 ;
Sessle, 2005) et méningée (Noseda et al., 2008). Ces noyaux contiennent des neurones nociceptifs
spécifiques et des neurones nociceptifs non-spécifiques plus nombreux, qui ont les mêmes propriétés
que ceux de la corne dorsale spinale (voir ci-dessus). Les sous-noyaux caudal et oral du trijumeau
reproduisent de façon verticale l’organisation horizontale de la moelle épinière, où les fibres C se
terminent dans les couches superficielles à partir desquelles le relais vers la couche V est assuré par
des interneurones (voir Braz et al., 2005). Le noyau oral apparaît donc comme un équivalent des
couches profondes de la corne dorsale de la moelle épinière dans la mesure où les neurones
nociceptifs de ce noyau seraient activés indirectement par les fibres C qui contactent les neurones des
couches superficielles au niveau du sous-noyau caudal du complexe trigéminal.
4) Le quadrant ventrolatéral (QVL) et le faisceau extralemniscal (FEL) : faisceaux des
axones des neurones nociceptifs de la moelle et du complexe trigéminal
Nous insisterons ici sur la description du trajet spinal des fibres "nociceptives" qui est très
important d'un point de vue clinique. Les axones issus des neurones de la couche I (après un
croisement massif près de leur segment d'origine), et ceux issus de la couche V de la corne dorsale
(après un croisement partiel) cheminent, respectivement, en position dorsale et ventrale, dans le QVL
controlatéral de la moelle épinière. Ce quadrant regroupe donc une grande partie des fibres
ascendantes qui véhiculent des messages nociceptifs et des messages thermiques non-nociceptifs. Il
faut noter que, seule une partie des fibres (une minorité chez le rat) issues de la couche V croise avant
de rejoindre le QVL controlatéral à la région du corps innervé (Figure 4). Les autres axones issus de
la couche V montent par le QVL homolatéral. Au niveau du bulbe rachidien, les axones du QVL se
regroupent avec les axones de la couche I du noyau caudal du complexe trigéminal pour former le
faisceau extralemniscal qui abandonne dorsalement des fibres au niveau de l'aire parabrachiale et de
la substance grise périaqueducale, avant de se finir dans le thalamus en passant à travers la région
réticulaire mesencéphalique.
Chez l'homme, l'interruption du QVL par une cordotomie induit une incapacité du patient à
ressentir la douleur du côté controlatéral à la lésion (Nathan et Smith, 1979; Lahuerta et al., 1994;
Villanueva et Nathan, 2000). Il faut également souligner que les lésions du QVL provoquent
- 10 simultanément une analgésie et une perte de la sensation thermique au niveau où l’analgésie est
observée. Malgré quelques controverses, l’existence d’un faisceau spinal localisé dans le QVL et
véhiculant l’information nociceptive a été également démontrée chez l’animal à partir d'études
électrophysiologiques et comportementales (voir réfs dans Vierck et al 1986).
Avant d'aller plus loin dans la description d'autres effets plus subtils de la lésion du QVL, "le
faisceau de la nociception", il est important de faire le point sur une polémique concernant le trajet
des axones issus de la couche I de la moelle. En effet, certains auteurs ont suggéré, chez plusieurs
espèces d'animaux, qu'un nombre important d'axones ascendants, issus des neurones de la couche I de
la corne dorsale de la moelle, étaient localisés dans le quadrant dorsolatéral (McMahon et Wall,
1988), région qui reste intacte lorsque l'on réalise une section du QVL (Nathan, 1990). Une telle
observation était de nature à exclure les neurones de la couche I comme acteurs d'un processus
nociceptif conscient puisqu'ils n'appartiendraient pas au QVL. En fait, il semble clair maintenant que
l'existence d'une voie nociceptive ascendante "dorsolatérale" relevait plutôt d'un problème d'ordre
sémantique : les lésions dites "du quadrant dorsolatéral" étaient en fait assez larges et incluaient en
pratique presque toujours la partie dorsale du QVL (qui a une position beaucoup plus dorsale chez
l'animal que chez l'homme). Ce sont les études de traçage anatomiques et électrophysiologiques à
haute résolution qui ont permis de clore ce débat. Ces études montrent en effet que les axones
ascendants des neurones de la couche I ne passent pas par le quadrant dorsolatéral proprement dit,
mais ont une localisation latérale, assez dispersée, qui correspond sans ambiguïté à la partie dorsale
du QVL (Craig, 1991, 2000; Zhang et al. 2000). Il est donc clair aujourd'hui que le cordon
dorsolatéral proprement dit ne contient essentiellement que les axones descendants responsables de la
modulation des influx nociceptifs médullaires (voir réfs dans Villanueva et al., 1986).
Bien que les sensations douloureuses soient abolies par des lésions du QVL, certaines
observations montrent que des stimulus nociceptifs peuvent parfois encore déclencher des réactions.
Ainsi, si l’on applique des stimulations thermiques nociceptives répétitives au niveau des régions
corporelles rendues analgésiques par la cordotomie, on peut provoquer des sueurs et des nausées, ce
qui suggère que ces stimulus nociceptifs activent des centres végétatifs par l'intermédiaire de voies
qui ne cheminent pas par le QVL. Cette efficacité incomplète de la section unilatérale du QVL
pourrait être expliquée par le fait que le QVL intact du côté opposé à la lésion laisse encore passer des
messages nociceptifs (diffus) véhiculés par faisceau spinoréticulaire (voir ci-dessus). La sensation de
nature "sensori-discriminative" consciente issue de la couche I et passant par le QVL lésé,
controlatéral au stimulus nociceptif, est supprimée mais il persiste une excitation diffuse passant par
le QVL intact, homolatéral au stimulus nociceptif.
Lorsque le QVL est lésé, des douleurs spontanées peuvent également se produire. A l'origine,
Holmes (1919) les a nommées « douleurs d’origine centrale ». De telles douleurs surviennent
rarement dès la destruction du QVL, mais peuvent apparaître spontanément au bout de quelques
semaines ou quelques mois, voire des années après la lésion. En outre, Holmes ne décrivait pas
toujours ces sensations comme des douleurs, mais comme « le plus grand désagrément », et les
patients précisent souvent que « ce n’est pas une douleur, mais c’est pire qu’une douleur ». Il s'agit
donc de sensations inhabituelles, de type dysesthésie, que les patients ont du mal à décrire en termes
adéquats. Elles n'ont pas de localisation précise et peuvent être ressenties dans tout un hémicorps.
Peter Nathan a rapporté qu’une anesthésie intrathécale pouvait d’éliminer ces sensations, ce qui
- 11 suggère qu’elles peuvent être provoquées par des influx dont l’origine se trouve au niveau de la
moelle épinière.
En général, la nociception et les sensations thermiques réapparaissent quelques mois voire
quelques années après une lésion du QVL, même lorsque le faisceau a été totalement lésé. Ce retour
de la sensibilité n’est probablement pas dû à une reprise de conduction des influx par des faisceaux
autres que le QVL, car ces sensations présentent des caractéristiques normales. White (1966) a
rapporté qu’une deuxième cordotomie effectuée 14 ans après la première, et du même côté, permettait
de supprimer à nouveau la douleur.
Ces observations amènent plusieurs remarques. En premier lieu, pour ressentir une douleur
"normale", il faut que les faisceaux cheminant dans le QVL soient intacts. En second lieu, des
dysesthésies ne se produisent pas lorsque ces faisceaux sont intacts ; dans des conditions
physiologiques, des influx véhiculés par ces voies seraient donc capables d’inhiber ceux transmis par
d’autres faisceaux, qui donnent lieu à ces sensations anormales. Enfin, si la cordotomie rend
analgésique une partie du corps seulement, des dysesthésies surviendront uniquement dans la région
du corps rendue analgésique, mais jamais dans la zone encore connectée au QVL.
5) Les cordons postérieurs : un rôle possible dans les douleurs viscérales
L'implication des cordons postérieurs dans la transmission des influx nociceptifs viscéraux a
également été suggérée. Des travaux effectués chez le rat ont en effet proposé l'existence d'une voie
nociceptive viscérale passant par la partie médiane des colonnes dorsales et activant les neurones du
noyau somatosensoriel gracilis puis les neurones du noyau thalamique ventropostérolatéral (VPL),
cibles des projections du noyau gracilis (Al-Chaer et al., 1996; Willis et al., 1999). En effet, chez cette
espèce, la réponse des neurones du noyau VPL, observée lors d'une distension colo-rectale, est réduite
par la lésion des colonnes dorsales et non par celle du QVL. Ce dernier aurait, dans cette hypothèse,
un rôle prédominant dans la transmission des messages nociceptifs d'origine cutanée. D'ailleurs, des
données cliniques font état d'un soulagement des douleurs après lésions de la partie médiane des
cordons postérieurs, chez des patients souffrant de cancers pelviens (Willis et al., 1999).
Toutefois, ces observations cliniques sont peu compatibles avec les données plus classiques
concernant l'efficacité immédiate de la section du QVL chez des patients souffrant de douleur
viscérale (Nathan et Smith, 1951; 1956). En outre, il convient de rappeler que la distension
colorectale met aussi en jeu des afférences de type tactile. Cette innervation mixte de l'ampoule
rectale rend difficile l'interprétation des expériences effectuées chez le rat puisque les neurones du
VPL répondent très bien à des stimulus non-nociceptifs de type tactile. De surcroît, une
commissurotomie médiane profonde et étendue peut léser des fibres "nociceptives" qui vont croiser la
ligne médiane avant de rejoindre le QVL.
IV) PROJECTIONS DES NEURONES NOCICEPTIFS SUR LE TRONC CÉRÉBRAL
ET LE CERVEAU
1) Projection des neurones de la couche I
Comme le montre la Figure 4, les neurones de la couche I de la corne dorsale et du noyau spinal
du trijumeau se terminent essentiellement dans trois régions du système nerveux central: au niveau du
- 12 tronc cérébral, l'aire parabrachiale latérale (PBl) (cible de 50% des neurones de la couche I) et la
substance grise périaqueducale ventrolatérale (PAG) (cible de 25% des neurones de la couche I), et au
niveau de l'encéphale, le thalamus latéral (cible de 15% des neurones de la couche I) (Bernard et al.,
1995, 1996; Gauriau et Bernard 2004). Ces trois régions jouent un rôle important, respectivement,
dans l'homéostasie neurovégétative et émotionnelle, la réaction de défense et la discrimination
somatosensorielle.
Au niveau du PBl une très grande proportion de neurones est activée par la mise en jeu des
fibres A∂ et C. Ces neurones répondent spécifiquement à des stimulus nociceptifs et leur fréquence de
décharge code l'intensité des stimulus cutanés dans une gamme nociceptive. Les neurones nociceptifs
du PBl projettent sur le noyau central de l’amygdale et celui du lit de la strie terminale (Figure 4). Ces
deux régions sont impliquées dans des réactions de peur, d’anxiété et de stress, ainsi que sur le noyau
ventromédian de l’hypothalamus, qui participe à des comportements de défense, d'agressivité et à la
régulation du métabolisme énergétique. Le PBl est également innervé par le noyau du faisceau
solitaire, ce qui suggère un rôle de cette région dans les régulations végétatives et certains aspects de
la douleur viscérale.
Lorsque l’on stimule les colonnes latérales et ventrolatérales de la PAG, qui reçoivent des
projections des neurones de la couche I, on peut déclencher des réactions cardiovasculaires et
défensives spécifiques. Cette réponse comprend une diminution de la pression artérielle, une
hyporéactivité motrice, des réactions d’évitement, une vocalisation et des effets antinociceptifs, qui
semblent médiés par les connexions de cette structure avec la région bulbaire rostroventrale (Depaulis
et Bandler, 1991). Le faisceau spino-PAG pourrait donc participer à des mécanismes de rétrocontrôle
impliqués dans le stress, les réactions de défense et l'antinociception déclenchées par une stimulation
nociceptive.
Les régions latérales et postérieures du thalamus sont innervées par les neurones de la couche I
de la corne dorsale. Chez le singe, ces régions incluent les noyaux ventromédian postérieur (VMpo),
ventro-postéro-inférieur (VPI), ventro-postéro-latéral (VPL) et ventro-postéro-median (VPM) (Craig,
1995, 2002, 2004). Les régions analogues chez le rat sont le complexe postérieur (Po), la partie
triangulaire du complexe postérieur (PoT), le VPL et le VPM (Figure 4). Toutes ces régions codent
précisément l'intensité d’une stimulation nociceptive (Gauriau et Bernard, 2004).
Des différences significatives ont cependant été mises en évidence entre ces régions
thalamiques en particulier chez le singe. Les neurones du VMpo répondent de façon spécifique à une
stimulation nociceptive ou thermique avec des champs récepteurs de taille variable (Bushnell, 1995).
Ces neurones semblent être impliqués dans des réponses liées à l’aspect affectif-émotionnel de la
douleur. Cette hypothèse est étayée par l’analyse des projections corticales des neurones du VMpo et
par les résultats d'études utilisant la tomographie par émission de positons (TEP). En effet, les
neurones du VMpo projettent dans la partie médio-antérieure du cortex insulaire, région activée par
des stimulus nociceptifs et non-nociceptifs chez l’homme (Casey, 1999; Treede et al., 1999; Laurent
et al., 2000), et semblent impliqués dans la reconnaissance de l'algosité du stimulus nociceptif (c.a.d.
son caractère spécifiquement désagréable et aversif). Chez l'homme, de nombreux neurones activés
par des stimulus nociceptifs ont été mis en évidence à partir d'enregistrements multi-unitaires dans
une région ventro-caudale du thalamus qui pourrait être l'équivalent du VMPo. En outre, la
stimulation de cette même région pourrait induire des sensations thermiques et/ou douloureuses (Lenz
et Dougherty, 1997). Il est cependant difficile de savoir si cette région correspond chez le singe au
- 13 VMpo et/ou au VPI, zone thalamique contenant des neurones répondant à des stimulus nociceptifs
cutanés et viscéraux (Apkarian, 1995). Chez le rat, le PoT pourrait constituer un équivalent du VMpo
du primate. Ce noyau a été étudié récemment dans notre laboratoire. Il contient de nombreux neurones
nociceptifs spécifiques et non-spécifiques avec des champs récepteurs relativement larges. Ces
neurones nociceptifs projettent sur les aires corticales insulaire et somatosensorielle secondaire (S2).
Les noyaux VPL et VPM contiennent essentiellement des neurones nociceptifs nonspécifiques, dont les champs récepteurs ne sont pas modifiés par le comportement de l’animal
(Bushnell, 1995). Ces régions pourraient participer à la discrimination spatiale : en effet, chez le
singe, des lésions bilatérales du cortex somatosensoriel primaire (SI), cible préférentielle de ces
régions, réduisent considérablement la capacité à discriminer les intensités des stimulus thermiques
nociceptifs. Il a également été démontré, sur la base de données obtenues en imagerie cérébrale, que
des stimulus nociceptifs et non-nociceptifs activaient de façon similaire le cortex SI controlatéral,
soulignant ainsi le rôle important de cette région dans la représentation tactile et son implication dans
les composantes sensori-discriminatives de la nociception (Duncan et Albanese, 2003). Des études
récentes chez le rat ont montré l’existence de relations réciproques très étroites entre les projections
du VPL au sein de S1 et les projections en retour de S1 sur les neurones du VPL. En effet, cette
boucle de rétroaction VPL/S1 participe à la discrimination des modalités sensorielles (nociceptives et
tactiles) par l’intermédiaire de systèmes GABAergiques et glutamatergiques (Monconduit el al.,
2006).
2) Projections des neurones nociceptifs de la couche V
Les projections ascendantes des neurones de la couche V sont moins bien connues que celles de
la couche I. La plupart des études récentes indiquent que ces projections, bien que relativement
diffuses, sont très abondantes au niveau des structures réticulaires du tronc cérébral et tout
particulièrement dans le bulbe rachidien. Il faut rappeler que le rôle de la formation réticulaire
bulbaire dans la nociception a été suggéré de longue date. En effet, les anciennes études anatomiques
de dégénérescence avaient déjà montré que la très grande majorité des fibres cheminant dans le QVL
se terminaient au niveau du bulbe rachidien. Des projections beaucoup plus éparses atteignent le
thalamus, l'hypothalamus ainsi que d'autres noyaux gris centraux.
Comme le montre la Figure 5, au niveau du tronc cérébral, les neurones de la couche V
projettent densément sur quatre sites : le noyau réticulaire latéral (LRt), le subnucleus reticularis
dorsalis (SRD), le noyau réticulaire gigantocellulaire (Gi) et le noyau parabrachial interne latéral
(PBil).
Le LRt est un noyau réticulaire étroitement lié au cervelet. Il pourrait être directement impliqué
dans les réactions motrices en réponse à des stimulus nociceptifs et proprioceptifs en provenance des
neurones de la couche V.
Le Gi a été considéré comme le candidat le plus probable pour véhiculer les messages
nociceptifs de la couche V vers les noyaux intralaminaires du thalamus. En effet, de nombreux
neurones du Gi répondent à des stimulus nociceptifs, et une stimulation appliquée dans le Gi induit un
comportement d'échappement (Bowsher, 1976; Casey, 1971). Cependant, les réponses des neurones
réticulaires du Gi aux stimulus périphériques ne sont spécifiquement liées à la nociception : elles sont
parfois très irrégulières et d'autres modalités sensorielles sont souvent capables d'activer ces neurones.
De plus, les études d'anatomie utilisant un traceur antérograde montrent que la couche V projette
- 14 surtout sur la portion caudale du Gi, qui, à son tour, ne projette que très faiblement sur le thalamus
médian. En conséquence, il semble exclu que le Gi ait un rôle important dans la transmission des
messages nociceptifs des couches profondes de la moelle épinière au thalamus médian. En revanche,
le Gi envoie une grande densité de projections sur le locus cœruleus, le noyau du faisceau solitaire,
les noyaux moteurs du bulbe et la corne ventrale de la moelle épinière (Martin et al., 1985; Ohtake,
1992; Luppi et al., 1995). Il apparaît donc clair que le Gi joue certainement un rôle notable dans les
aspects moteurs, végétatifs, ainsi que dans l'éveil et l'état d'alerte relatif à une stimulation nociceptive.
De nombreux travaux ont été menés sur une région caudale du bulbe nommée Subnucleus
Reticularis Dorsalis (SRD) (Villanueva et al., 1996). Les neurones du SRD jouent un rôle sélectif
dans le traitement de l’information nociceptive car ils ne répondent pas à des stimulus visuels,
auditifs, ou proprioceptifs, mais sont fortement et régulièrement activés depuis n’importe quel
territoire corporel par la stimulation des fibres A∂ et C. Ils codent l’intensité d’une stimulation
cutanée ou viscérale dans une gamme nociceptive et sont activés par des messages empruntant des
voies médullaires ascendantes cheminant dans le QVL.
Le SRD reçoit des afférences provenant de la couche V de tous les segments de la moelle
épinière, et en retour, ces segments spinaux reçoivent des projections du SRD. En effet, de telles
connexions réciproques constituent des boucles de rétroaction spino-réticulo-spinales qui modulent
les influx nociceptifs au niveau spinal (Le Bars et al., 1995). Le SRD envoie aussi de nombreuses
projections sur l'olive inférieure (une région spécifiquement liée au cervelet qui contrôle la motricité)
et sur les noyaux moteurs du bulbe et de la moelle épinière (Bernard et al., 1990; Villanueva et al.,
1995). Le SRD envoie surtout une projection massive sur deux structures du thalamus médian : la
partie latérale du noyau ventro-medial (VMl), et à un moindre degré le noyau parafasciculaire (Pf)
(Villanueva et al., 1998). Les neurones du VMl véhiculent les influx nociceptifs issus de l’ensemble
de la surface corporelle vers la couche superficielle du cortex préfrontal et frontal dorsolatéral (Figure
5) (Monconduit et al., 1999; Desbois et Villanueva, 2001). Ils pourraient participer à la diffusion des
rythmes corticaux, dont les changements induiraient une augmentation de l’attention et de la
préparation de mouvements programmés lors d’une stimulation nociceptive. A cet égard, on notera
que des études utilisant la TEP chez l’homme ont décrit une activation bilatérale des régions motrices
et pré-motrices du cortex antérieur lors de stimulations nociceptives (Derbyshire et al., 1997). Les
neurones du Pf véhiculent aussi des influx nociceptifs cutanés et viscéraux vers le cortex pré-moteur
antérieur, le striatum dorsolatéral et le subthalamus latéral. Ils pourraient également contribuer à
certaines réactions émotionnelles et motrices lors d'une stimulation nociceptive. Ainsi, le circuit
couche V – SRD – VMl/Pf – cortex frontal induirait une excitation corticale diffuse subliminaire, et
aurait ainsi un rôle d'éveil et d'amplification des composantes sensorimotrices et émotionnelles de la
nociception.
Le PBil est le sous-noyau interne latéral de la région PB. Il ne reçoit pas de projection de la
couche I de la corne dorsale (contrairement au PBl) mais il reçoit spécifiquement une projection
dense de la couche V de la moelle en particulier de la région réticulaire de cette couche (Bernard et
al., 1995). Le PBil projette principalement sur le noyau paracentral du thalamus et, dans une moindre
mesure, sur le noyau parafasciculaire (Fulwiler et Saper, 1984; Bester et al., 1999), ces deux noyaux
envoyant à leur tour des projections diffuses sur le cortex préfrontal, le cortex cingulaire (Figure 5) et
les compartiments correspondants du striatum (noyau caudé et putamen) (Berendse et Groenewegen,
1991). Les études électrophysiologiques montrent l'implication des neurones PBil-thalamiques dans
- 15 les processus nociceptifs. En effet, la plupart des neurones du PBil répondent à des stimulus
nociceptifs mais avec une réponse maximale dans le milieu de la gamme nociceptive (48°C et 16
N/cm2). La décharge des neurones du PBil est fortement augmentée par des stimulations électriques
répétitives (phénomène du "wind up"), et leur réponse à des stimulus nociceptifs naturels comprend
une très longue post-décharge. Cette réponse est déprimée par l'administration systémique de
morphine (Bourgeais et al., 2001). Le circuit couche V – PBil – PC/Pf – cortex préfrontal pourrait
participer à la mise en alerte de l'individu au cours du processus nociceptif.
Au niveau du cerveau, les neurones de la couche V projettent modérément sur le thalamus,
l'hypothalamus, le globus pallidus, la substantia innominata et l'amygdale.
Dans le thalamus, chez le rat comme chez le primate, la projection la plus dense et la plus
constante de la couche V aboutit au noyau intralaminaire central latéral (CL) (Figure 5). Des
projections plus éparses atteignent également d'autres noyaux intralaminaires comme le Pf ou
paralaminaire comme le VMl. Si l'on excepte le CL, ces projections directes de la couche V sur le
thalamus médian sont relativement modestes. En réalité, les informations nociceptives de la couche V
atteignent de façon beaucoup plus massive le thalamus médian par l'intermédiaire du tronc en
cheminant par les voies SRD-VM/Pf et PBil – PC/Pf, que par des projections directes de type spinothalamique. Chez le singe, les champs récepteurs des neurones nociceptifs de ces régions thalamiques
médianes et intralaminaires sont souvent très larges. Par ailleurs, la réponse de ces neurones peut-être
modulée en fonction du comportement (attente, mouvement vers une cible) chez un animale
effectuant une épreuve visuelle (neurones du Pf, Bushnell, 1995). Les aires corticales cingulaire et
frontale/préfrontale reçoivent des projections diffuses du thalamus médian (Berendse et
Groenewegen, 1991; voir aussi Glenn et Steriade, 1982). Bien que le cortex cingulaire ne semble pas
seulement impliqué dans le traitement des informations nociceptives, il contient des neurones qui
répondent de façon sélective à des stimulus nociceptifs (Casey, 1999; Treede et al., 1999; Laurent et
al., 2000). D'ailleurs, cette aire corticale pourrait participer à la genèse de certains aspects
émotionnels/motivationnels de la nociception. Il faut rappeler en effet que le cortex cingulaire est
impliqué dans des fonctions multiples comme l'évaluation de l'intensité des stimulus, l’attention, les
émotions et les réponses végétatives ainsi que les comportements qui en découlent (Hutchison et al.,
1999; Vogt, 2005). Ainsi, le thalamus médian pourrait être responsable de la genèse de certains
aspects de la nociception comme l'alerte, l'attention en relation avec certaines composantes
émotionnelles et motrices de la nociception en induisant une excitation diffuse mais globale des
régions corticales, cingulaire, frontale et préfrontale.
Chez le rat, les projections de la couche V sur le thalamus latéral (VPL, VPM, Po) sont quasi
inexistantes et seule la couche I projette significativement sur ces régions qui ont un rôle de relais
somatosensoriel (Figure 5). La seule exception à ce tableau est constituée par une région très
postérieure du thalamus latéral, le PoT, qui, en plus d'un fort contingent de projections de la couche I,
reçoit une projection modérée mais significative de la couche V. Chez le primate, les projections de la
couche V sur le thalamus latéral semblent un peu plus denses.
Les projections extrathalamiques de la couche V sur l'hypothalamus latéral, le globus pallidus,
la substantia innominata et l'amygdale, bien que modestes, sont d'un intérêt considérable. En effet ces
projections décrites, chez le rongeur comme chez le primate, sont d'une importance similaire aux
projections thalamiques. Elles innervent des régions connues pour leur implication dans la
nociception : la région concernée de l'hypothalamus latéral contient des neurones à hypocrétines qui
- 16 sont importants pour le maintien de l'éveil. Le globus pallidus, la substantia innominata et l'amygdale
centrale contiennent des neurones nociceptifs non-spécifiques qui sont importants pour les
composantes attentionnelles et émotionnelles de la nociception. Ces donnés soulignent une fois de
plus que le faisceau spino-thalamique est loin d'être représentatif, voire de résumer les faisceaux de la
nociception.
3) Résumé – Systèmes et structures du cerveau directement impliqués dans la nociception
Les études anatomiques et électrophysiologiques montrent donc l'existence de deux systèmes
qui véhiculent les messages nociceptifs de la corne dorsale aux centres supérieurs du cerveau. Dans
ces deux systèmes, le tronc cérébral a un rôle prédominant par rapport à la voie spino-thalamique
directe. Ces voies nociceptives peuvent être schématisées de la façon suivante:
I - Un premier système est centré sur les neurones de la couche I (Figure 4). Il inclut trois soussystèmes en parallèle :
1) Le système couche I – PB, qui contribuerait principalement aux aspects émotionnels et
végétatifs de la nociception. En effet, après un traitement dans le PB, les informations nociceptives
sont distribuées directement au complexe amygdalien qui déclenche l'apprentissage émotionnel des
affects nociceptifs et à l'hypothalamus qui traite les aspects végétatifs et motivationnels de la
nociception.
2) Le système couche I – PAG, qui contribuerait à la genèse de la réaction de défense active ou
passive accompagnant une stimulation nociceptive.
3) Le système couche I – thalamus latéral, qui serait essentiellement responsable de la
discrimination somatosensorielle assurant, en quelque sorte, un prolongement du sens tactile par
l'intermédiaire des projections sur les aires corticales somatosensorielles S1 et S2. Les projections sur
le cortex insulaire auraient un rôle plus spécifique dans la perception de l'"algosité" du stimulus
nociceptif (voir ci-dessous).
II - Un second système est centré sur les neurones de la couche V (Figure 5). Il inclut deux
sous-systèmes convergents :
1) Le système couche V – SRD/PBil – thalamus médian.
2) La projection couche V - thalamus médian.
Ces deux sous-systèmes seraient impliqués dans l'alerte, l'éveil et les composantes
motrices et émotionnelles de la nociception par l'intermédiaire de projections sur les aires
corticales cingulaire, frontale motrice et préfrontale médiale.
Au niveau cérébral, les structures impliquées directement dans la nociception sont rappelées
dans le résumé précédent. Deux grandes catégories de structures peuvent être différenciées:
1) Les structures corticales en relation directe avec le thalamus postérieur, qui joue donc un
rôle clé dans la nociception "consciente" (même si le faisceau spino-thalamique direct n'est pas, et de
loin, le plus important). On distingue le cortex somatosensoriel S1, qui traite les stimulus nociceptifs
comme des messages tactiles, le cortex S2 qui, distingue des messages dont l'intensité est
potentiellement dangereuse, et le cortex insulaire, qui pourrait générer la sensation d'algosité. Ces
informations sont transmises au cortex cingulaire et au cortex préfrontal qui complètent l'analyse en
termes cognitifs et émotionnels de survie et d'intégrité. Le thalamus médian jouerait surtout un rôle
d'alerte et d'amplification. Il faut, de plus, souligner que toutes ces aires corticales ont été clairement
- 17 mises en évidence par l'imagerie cérébrale lors de processus nociceptifs (Figure 6) (Apkarian et al.,
2005).
En clinique humaine, de rares lésions touchant les aires corticales S2 et insulaires (et
probablement les faisceaux associatifs avec le thalamus, l'amygdale et le cortex cingulaire) permettent
d'observer un tableau de type "asymbolie à la douleur" (Danziger, 2006). Celui-ci se caractérise par
une absence totale ou une diminution radicale des réactions motrices et affectives à des stimulations
nociceptives, alors que les capacités de discrimination de ces stimuli et les réponses végétatives qui
leur sont associées demeurent intactes. Un tel tableau est associé à une hyporéactivité émotionnelle du
patient (Schilder et Stengel, 1932; Berthier et al., 1988). Par ailleurs, une lésion restreinte, incluant la
représentation de la main au niveau de S1 et S2 du côté droit, peut provoquer une incapacité à décrire
la qualité, la localisation et l’intensité des stimulus thermiques et nociceptifs appliqués sur la main
gauche. Cependant, le patient ressent une sensation clairement désagréable, qu’il souhaite éviter
lorsque les stimulus deviennent nociceptifs (Ploner et al., 1999). Cette modification sélective de
l’aspect sensori-discriminatif de la douleur associée à une lésion du cortex somatosensoriel renforce
l’idée d’une spécialisation fonctionnelle de cette région.
Un autre type de lésion aux conséquences bien différentes est la lobotomie préfrontale. Dans ce
cas, la douleur ne dérange plus le patient alors qu'elle n'a pas disparu, et que son intensité n'a pas été
modifiée.
2) Les structures profondes comme l'amygdale, l'hypothalamus, le globus pallidus, la PAG, le
PB, la formation réticulaire et le cervelet, qui joueraient un rôle éloigné de la conscience immédiate
pour générer un éveil et une attention généralisée, des réactions émotionnelles (aversion, évitement),
des comportements défensifs, actifs ou passifs, une adaptation des paramètres végétatifs et des
réactions motrices réflexes.
V) CONCLUSIONS
Les voies et plus encore les structures impliquées dans la nociception sont multiples. Devant
une telle complexité, on peut se poser la question de savoir s'il n'y aurait pas, malgré tout, un système
"simplifié" qui rend compte plus "spécifiquement" de l'essentiel de la nociception. Tout le monde sait
qu'une anesthésie tronculaire peut supprimer la douleur d'une région donnée pendant quelques heures.
Dans ce chapitre, nous avons également indiqué que la section d'une partie des racines dorsales ou la
section du QVL de la moelle épinière pouvait même abolir de façon spécifique la sensation
nociceptive sans altérer de façon majeure la perception tactile mécanique.
Par ailleurs, la mise en évidence récente de récepteurs spécifiques de certaines modalités
nociceptives semble montrer que certains mécanismes de la nociception seraient "plus simples" et
relèveraient d'une spécialisation fonctionnelle.
Cependant, la notion de simplicité est très relative, car elle se limite à une seule observation :
l'interruption massive (chimique ou mécanique) des fibres nociceptives périphériques supprime la
perception des stimulus nociceptifs. Mais dès que l'on explore un peu plus le système, la complexité
est bien présente. La mise en évidence d'un récepteur TRPV1 avait fait espérer que la sensation de
brûlure pourrait se résumer à la mise en jeu de ce seul récepteur canalaire. En fait, il est très vite
apparu que le nombre et la complexité des récepteurs membranaires étaient bien plus grands. La mise
- 18 en évidence de neurones nociceptifs spécifiques dans la moelle avait pu faire croire, qu'au moins à ce
niveau, les choses étaient simples. En fait, loin d'être un cordon de transmission des messages
nociceptifs, la moelle est un lieu d'intégration très complexe des messages nociceptifs qui comprend
des centaines de neuromodulateurs et un nombre presque infini de possibilités de traitement et de
modulation des informations nociceptives.
La notion de spécificité est certainement plus intéressante. Il est clair que si l'on se limite à la
nociception au sens strict, un individu sain reconnaît sans hésitation un stimulus nociceptif brûlant. Il
est également clair maintenant qu'il existe un système de récepteurs et de fibres périphériques
capables de répondre quasi-spécifiquement à ce stimulus. Il y a donc manifestement un aspect
spécifique propre à la nociception. Il serait donc tentant de poursuivre la corrélation : perception
spécifique = activation d'un groupe spécifique de neurones, et cela à chaque niveau du système
nerveux, de la moelle au cortex. Ainsi, pour être plus précis, le stimulus brûlant activerait un groupe
spécifique de neurones dans la corne dorsale, qui se projetterait par le faisceau spino-thalamique
directement au centre thalamique de la nociception pour se terminer quelque part dans un centre
cortical de la nociception. Comme nous l'avons montré ci-dessus, un tel schéma, qui n'a pour lui que
la simplicité, doit être définitivement abandonné car il ne correspond à aucune réalité, ni
neurophysiologique ni neuroanatomique. Il n'existe pas de centre bien individualisé ni de voie unique
de la nociception, et encore moins une "représentation précise" de la douleur dans le cerveau. A
propos du faisceau spino-thalamique, une question revient souvent : comment pourrait-il ne pas avoir
un rôle essentiel et spécifique, alors qu'il est bien connu que la section du faisceau spino-thalamique
dans la moelle (c'est-à-dire la section du QVL) supprime quasi-spécifiquement la nociception ? La
réponse à cette question est très simple, le QVL ne correspond absolument pas au faisceau spinothalamique. Le QVL contient sans doute un petit nombre d'axones spino-thalamiques, mais il contient,
aussi et surtout, beaucoup plus d'axones spino-bulbaires et spino-parabrachiaux, ainsi que des axones
spino-hypothalamiques, spino-amygdaliens, pour ne citer que les plus marquants. La démonstration de
ce fait neuroanatomique apparaît déjà clairement dans des publications datant de plus de 50 ans.
Depuis, les traceurs neuroanatomiques à haute résolution l'ont toujours confirmé en évitant de
recourir à la section du QVL dont la lecture histologique est trop souvent ambiguë.
En fait, les très nombreuses données expérimentales dans le domaine de la nociception
indiquent que le stimulus brûlant active plusieurs populations neuronales dés le niveau spinal. Dans le
tronc cérébral, ce sont sans doute au moins plusieurs dizaines de régions qui sont activées par ce
stimulus, et au niveau du cerveau, plusieurs centaines de groupes neuronaux (incluant de nombreux
noyaux du thalamus, de l'hypothalamus, de l'amygdale, de l'hippocampe, du striatum et du cortex) qui
sont activés en parallèle. En définitive, c'est probablement l'activation quasi-simultanée de toutes ces
structures qui signe le corrélat neuronal nociceptif.
Le grand nombre de structures impliquées dans la nociception n'est que le reflet de la
complexité de cette sensation. En effet, la nociception n'est pas une simple variante d'une sensation
tactile, c'est aussi un état émotionnel très particulier accompagné de modifications profondes de
l'homéostasie végétative et de réponses motrices, comportementales et cognitives très importantes,
dont le but évident est d'échapper ou de minimiser les conséquences du stimulus nociceptif.
Malgré toutes ces composantes, plusieurs auteurs ont observé que la sensation issue de la
nociception, la douleur, possédait une qualité qui lui est propre et lui permet d’être perçue de façon
univoque. Etant donné l'existence de sensations désagréables non douloureuses, on a proposé de
- 19 décrire sous le terme d’« algosité » la propriété psychophysique d’une expérience somesthésique lui
permettant d’être identifiée précisément comme une douleur (Fields, 1999). On peut se demander si
cette "algosité" est le résultat du traitement de l’information par un sous-ensemble neuronal qui
inclurait des neurones « algoceptifs » ?
Dans ce chapitre, nous avons traité uniquement la nociception et les systèmes nociceptifs qui
génèrent une sensation douloureuse aiguë en réponse immédiate à un stimulus nociceptif transitoire.
On peut se demander s'il est pertinent d'étudier la nociception, qui correspond en fait à une sensation
protectrice très utile, alors que la recherche médicale s'intéresse surtout aux douleurs chroniques ou
centrales, qui apparaissent découplées d'un stimulus nociceptif. En effet, il n'y a pas nécessairement
un lien de causalité entre stimulus nociceptif et douleur. Le stimulus nociceptif met en jeu des
processus périphériques qui engendrent une douleur. Cependant, la douleur correspond à un état du
cerveau qui n'est ni obligatoirement lié à un stimulus nociceptif, ni même à la mise en jeu du système
nerveux périphérique ou de la moelle épinière. Ainsi, une lésion d'un nerf périphérique peut engendrer
une douleur survenant en réponse à une stimulation non-nociceptive. A un degré de plus, une lésion
thalamique ou un membre amputé peut provoquer, sans mise en jeu des niveaux spinaux ou
périphériques, des douleurs dites "centrales", qui sont atroces. En tout état de cause, il nous semble
cependant essentiel d'avoir une vision holistique du système nociceptif "physiologique" dans toute sa
complexité, en vue d'appréhender la physiopathologie des douleurs chroniques qui sont certainement
sous-tendues par des dérèglements multiples du système nociceptif.
- 20 Figure 1
Schéma du neurone nocicepteur.
A - Le neurone périphérique comprend : 1) une fibre terminale périphérique (nocicepteur proprement
dit) qui innerve le tissu concerné et transforme le stimulus nociceptif en potentiels d'action
(phénomène de transduction), 2) une fibre (axone) dans un nerf qui conduit les potentiels d'action de
la périphérie au système nerveux central, 3) un corps cellulaire dans un ganglion de la racine dorsale,
et 4) une projection centrale (spinale ou trigéminale) où l'information est transférée au neurone de
second ordre par une terminaison centrale (synapse).
B – La transduction est réalisée par des récepteurs-canaux ioniques, transducteurs à haut seuil, qui
dépolarisent le nocicepteur (terminaison libre périphérique) et activent ainsi les canaux sodiques
voltage-dépendants, générant finalement des potentiels d'action. Après propagation, ces potentiels
d'action provoquent une entrée de calcium dans la terminaison centrale. Le calcium libère le
glutamate ainsi que de nombreux modulateurs et molécules de signalisation dans la fente synaptique.
Cette terminaison reçoit de multiples influences excitatrices et inhibitrices. Schéma modifié à partir
de Woolf et Ma (2007).
5-HTRs : récepteurs sérotoninergiques
R : récepteur alpha-2 adrénergique
ASICs : récepteur canalaire ionique, sensible à l'acide
B2 : récepteur à la bradykinine 2
BDNF : Facteur neurotrophique d'origine cérébrale
CaV2.2 : canal calcique voltage dépendant 2.2
CB1 : récepteur au cannabis 1
CCL3 : cytokine chimiotactique (chémokine) ligant 3
CGRP : peptide associé au gène de la calcitonine
DOR : récepteur opiacé delta
EP : récepteur aux prostaglandines
GABAA/B : récepteurs GABAergiques, A et B
MOR : récepteur opiacé mu
Nav 1.6, 1.7 & 1.8 : cannaux sodiques 1.6, 1.7 & 1.8
Nav 1.7, 1.8 & 1.9 : cannaux sodiques 1.6, 1.7 & 1.8
NO : monoxide d'azote
P2X3 : récepteur cationique de l'ATP, 3
TASK : récepteur à potentiel transitoire, sensible à l'acide, canal K+
TRPM8 : récepteur à potentiel transitoire melastatin, 8
TREK : récepteur sensible à la chaleur, canal K+
TRPA1 : récepteur à potentiel transitoire, sensible à l'acide, 1
TRPV1-4 : récepteurs à potentiel transitoire, sensibles aux vanilloïdes, 1-4
Figure 2
Innervation nociceptive de la corne dorsale de la moelle épinière.
Les neurones des couches I et II reçoivent une projection massive de fibres nociceptives A∂ et C. Les
neurones de la couche V reçoivent seulement une projection modeste des fibres A∂ et C; en revanche,
ils reçoivent une projection dense des neurones des couches I et II. Ils reçoivent aussi une importante
projection des fibres tactiles Aß. I – VI : couches I à VI de la corne dorsale de la moelle épinière;
VII : couche VII de la région intermédiaire de la substance grise de la moelle épinière.
- 21 Figure 3
Schéma de l'organisation du complexe trigéminal.
Les afférences de la tête sont divisées en trois branches. La branche ophtalmique (V1) innerve le
globe oculaire, le front, la partie supérieure du crâne et les méninges. La branche maxillaire
supérieure (ou infraorbitaire) (V2) innerve la partie supérieure de la cavité orale, le nez et la région
cutanée correspondante. La branche maxillaire inférieure (V3) (ou mandibulaire) innerve la partie
inférieure de la cavité orale et la région cutanée correspondante. Ces trois branches se rejoignent dans
le ganglion trigéminal de Gasser où se situent les corps cellulaires de tous les neurones
somatosensoriels périphériques innervant la face. Ensuite les fibres A∂ projettent sur les sous-noyaux,
oral (Sp5O) et caudal (Sp5C), du noyau spinal (ce dernier est sous-divisé en trois sous-noyaux, oral,
interpolaire et caudal). Le noyau principal, le plus rostral, traite quasi exclusivement les informations
tactiles provenant de la face. Les fibres C projettent quasi-exclusivement sur les couches I et II du
noyau spinal caudal du trijumeau ou Sp5C (qui envoie des projections sur le Sp5O). La coupe ou
Sp5C montre la localisation des projections des territoires correspondants aux branches V1, V2 et V3.
Il faut noter que seul le Sp5C a une organisation en couches, similaire à celle de la corne dorsale de la
moelle.
Figure 4
Les voies nociceptives issues de la couche I
Les axones des neurones de la couche I de la corne dorsale de la moelle et du noyau caudal du
trijumeau (Sp5C) croisent la ligne médiane au niveau de leur origine segmentaire. Les axones spinaux
se regroupent dans la partie dorsale du quadrant ventrolatéral de la moelle (QVL) pour monter vers le
bulbe où ils sont rejoints par les axones homologues du Sp5C. Ces neurones projettent
essentiellement sur le noyau parabrachial latéral (PBl), la substance grise périaqueducale (PAG) et le
thalamus latéral. Le PB projette à son tour sur l'amygdale et l'hypothalamus. Le thalamus latéral
projette sur les aires corticales somatosensorielles, primaire (S1), secondaire (S2) et insulaire ainsi
que sur l'amygdale. L'épaisseur des traits représente la densité et l'importance des faisceaux véhiculant
les messages nociceptifs.
AStr : transition avec le striatum (amygdale); CeLC : noyau central, partie latérale capsulaire
(amygdale); Gi : noyau réticulaire gigantocellulaire; IL : noyau intralaminaire (thalamus médian);
LH : région latérale (hypothalamus); LI : couche I de la corne dorsale; LV : couche V de la corne
dorsale; LRt : noyau réticulaire latéral; Po : complexe postérieur (thalamus latéral); POH : région
préoptique (hypothalamus); PVH : noyau paraventriculaire (hypothalamus); Sp5C: noyau caudal du
trijumeau; Sp5O : noyau oral du trijumeau; SRD : sous-noyau réticulaire dorsal du bulbe; VMH :
noyau ventromédian (hypothalamus); VMl : noyau ventromédial latéral (thalamus médian); VPI* :
noyau ventropostéroinférieur (thalamus latéral), l'astérisque indique que ce noyau contient ou est très
proche du VMpo; VPL : noyau ventropostérolatéral (thalamus latéral); VPM : noyau
ventropostéromédian (thalamus latéral).
Figure 5
Les voies nociceptives issues de la couche V
- 22 Les axones des neurones de la couche V de la corne dorsale de la moelle et des noyaux caudal (Sp5C)
et oral (Sp5O) du trijumeau restent en majorité homolatéraux au niveau de leur origine segmentaire.
Les axones issus de la couche V de la moelle se regroupent dans la partie dorsale du quadrant
ventrolatéral de la moelle (QVL) pour monter vers le bulbe où ils sont rejoints par les axones
homologues du Sp5C et Sp5O. Ces neurones projettent essentiellement sur les noyaux réticulaires
latéral (LRt), gigantocellulaire (Gi) et dorsal (SRD) ainsi que sur le sous-noyau parabrachial latéral
interne (PBil) et sur le thalamus médian (noyaux intralaminaires [IL] et ventromédial latéral [VMl]).
Le thalamus médian projette à son tour sur les aires corticales cingulaires et préfrontales. L'épaisseur
des traits représente la densité et l'importance des faisceaux véhiculant les messages nociceptifs.
Autres abréviations: voir Figure 4.
Figure 6
Imagerie cérébrale fonctionnelle du cerveau et nociception
Régions corticales et sous-corticales impliquées dans la perception de la douleur avec leurs
interconnexions. La localisation des aires cérébrales nociceptives illustrée dans un schéma et dans un
exemple d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). A: Schéma sagittal montrant les
régions qui sont impliquées dans les processus nociceptifs. B: Coupe frontale montrant en gris clair et
gris foncé les aires du cerveau humain qui sont significativement activées en réponse à des stimulus
nociceptifs. Les six aires qui ressortent d'une méta-analyse des études d'IRMf sont les aires corticales
somatosensorielles primaire et secondaire (S1 et S2), insulaire (Ins), cingulaire antérieure (ACC),
préfrontales (PF) et le thalamus caudal (Thalamus). Les régions en gris foncé sont les régions dont
l'activation serait le plus directement en relation avec la perception de l'algosité de la nociception, les
autres sont en gris clair. D'autres régions sont aussi impliquées dans la nociception comme les aires
corticales motrices (M1- gris clair, et SMA), pariétale postérieure (PPC), cingulaire postérieure
(PCC), les ganglions de la base (BG – gris clair), l'hypothalamus (HT), l'amygdale (AMG), le noyau
parabrachial (PB), la substance grise périaqueducale (PAG) et les aires réticulaires du tronc (Ret). Les
afférences nociceptives proviennent des neurones des couches I (I) et V (V) de la corne dorsale de la
moelle et du complexe trigéminal. Schéma modifié à partir de Apkarian et al. (2005)
- 23 Références
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