Rôle des interactions fonctionnelles entre couches superficielles et

THESE
Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université de Strasbourg
Discipline : Sciences du vivant
Spécialité : Neurosciences
Présentée par
Hugues PETITJEAN
Rôle des interactions fonctionnelles entre couches superficielles et
couches profondes de la corne dorsale de la moelle épinière de rat
dans le traitement de l’information nociceptive
Soutenue publiquement le 1
er
Juillet 2011
Membres du Jury :
M. Daniel LE BARS Rapporteur externe
Directeur de recherches INSERM
M. Daniel VOISIN Rapporteur externe
Professeur, Université Bordeaux 2
M. Bernard POULAIN Examinateur
Directeur de recherches CNRS
M. Rémy SCHLICHTER Directeur de thèse
Professeur, Université de Strasbourg

Cette thèse a été effectuée à l’Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives
(CNRS UPR 3212), dans le département Nociception et Douleur, au sein de l’équipe
« Signalisation nociceptive dans la moelle épinière ».

Remerciements
Je remercie sincèrement M. Bernard Poulain, M. Daniel Voisin et M. Daniel Le Bars d’avoir
bien voulu accepter d’être les membres de mon jury de thèse.
Je remercie chaleureusement Rémy Schlichter de m’avoir accueilli dans son équipe. De
m’avoir encouragé et transmis son enthousiasme débordant pour la science. Je vous remercie
aussi pour toutes les discussions scientifiques que nous avons eues durant ma thèse.
Ce travail de thèse n’aurait pas pu aboutir de cette manière sans l’aide et la pédagogie de
Jean-Luc Rodeau. Je vous remercie de tout ce que vous avez fait pour moi durant mon stage
de master et pendant ma thèse. Un grand merci pour m’avoir initié à vos secrets en
quantification et modélisation en biologie.
Ce travail doit aussi beaucoup à Sylvain Hugel que je remercie. Merci de ta patience et de tes
conseils lors de mes nombreuses répétions d’oraux.
Je souhaite aussi remercier Matilde Cordero-Erausquin, pour nos nombreuses discussions
diverses et variées, et de son soutien.
Je remercie aussi Catherine Moreau pour m’avoir grandement facilité la vie au sein de
l’IPCB.
L’ensemble des données comportementales de ce travail de thèse n’aurait jamais pu être
obtenu sans l’aide et le concours de Yohann Bohren et Ipek Yalcin. Je les en remercie tous les
deux.
Je remercie aussi Perrine Inquimbert pour avoir eu la patience de m’avoir transmis ses
compétences en dissection et en blind patch. Merci aussi de ton soutient.
Je remercie aussi Stéphane Gaillard et Chantal Fitterer qui m’ont toujours aidé lorsque je le
leur ai demandé.
Je remercie aussi mes amis et ma famille de s’être intéressé à mes travaux de thèse.
Je remercie affectueusement mes parents qui m’ont permis de pouvoir faire cette thèse.
Un immense merci à Johanna.

1
Sommaire
Résumé 5
Table des illustrations 7
Introduction 9
I. Les afférences sensorielles primaires et la corne dorsale de moelle épinière 10
1. Les afférences sensorielles primaires 10
a) Les propriétés des fibres Aβ, Aδ et C 10
b) Marqueurs neurochimiques des différents types de fibres 11
c) Projections des ASP cutanées dans la CDME 11
d) Afférences primaires et modalités sensorielles 12
e) Transduction des messages nociceptifs 13
2. Description des couches de la CDME 14
a) Etudes morphologiques 15
b) Classification neurochimique des neurones de la CDME 17
c) Caractérisation fonctionnelle des neurones de la CDME 18
d) Relation entre excitabilité et phénotype des neurones 19
e) Réponses aux stimuli sensoriels 20
f) Les neurones à convergence 21
3. Voies efférentes et neurones de projection 22
4. Les contrôles descendants 23
II. Organisation synaptique 24
1. Entre afférences sensorielles primaires et neurones de la CDME 24
2. Relations synaptiques entre les neurones de la CDME 27
III. Le système nociceptif spinal 29
1. Plasticité fonctionnelle des neurones de la CDME 29
a) Mécanismes de plasticités synaptiques 29
b) Changement d’excitabilité et de patrons de décharges 30
2. Changements associés aux douleurs inflammatoires et neuropathiques 31
a) Douleur aiguë et inflammatoire 31
b) Douleur neuropathique 31
3. Circuits spinaux de l’allodynie 33
4. Activation des nocicepteurs TRPV1 et système nociceptif spinal 35
a) Caractérisation et fonction des canaux TRPV1 35
b) Localisation des canaux TRPV1 dans le système nociceptif spinal 36
c) Rôles physiologiques des afférences sensorielles nociceptives exprimant
TRPV1 37
d) Impact de l’activation des canaux TRPV1 sur les transmissions
synaptiques de la CDME 38

2
Objectif de la thèse 41
Matériels et Méthodes 42
I. Animaux et traitements 42
1. Animaux utilisés 42
2. Injections 42
II. Préparation des tranches 43
1. Prélèvement de la moelle épinière 43
2. Préparation des tranches 44
III. Enregistrements électrophysiologiques 45
1. Chambre d’enregistrement 45
2. Pipettes et milieu intracellulaire 45
3. Acquisition et stockage des données 46
4. Déroulement des enregistrements 46
5. Courants post-synaptiques spontanés et miniatures 47
IV. Méthode d’analyse 48
1. Analyse des changements de fréquence 48
2. Estimation de l’apparition de l’effet 49
3. Test statistiques 49
V. Séparation des CPSI GABAergiques et glycinergiques 50
VI. Culture de DRG 50
VII. Imagerie du calcium 52
1. Introduction de la sonde dans les cellules 52
2. Le poste d’imagerie 53
3. Acquisition et analyse des images 53
4. Application des solutions 54
5. Analyse des réponses 54
VIII. Tests comportementaux 55
1. Evaluation de la sensibilité nociceptive thermique 55
2. Evaluation de la sensibilité nociceptive mécanique 56
3. Groupes d’animaux 56
XI. Stratégie de stimulation pharmacologique 57
1. Cas de la capsaïcine 57
2. Cas du probénécide 57
Résultats 59
I. Caractérisation des transmissions synaptiques dans les couches II, III-IV et V de la
corne dorsale 59
1. Analyse des fréquences de base des CPSE et des CPSI spontanés et miniatures 59
2. Caractérisation pharmacologique et cinétique 61
3. Analyse des distributions cumulées des τ
D
des évènements inhibiteurs
isolés pharmacologiquement 63
a) Propriétés des distributions des τ
D
glycine 64
b) Propriétés des distributions des τ
D
GABAergiques 64
c) Mise en place de « zones qualitatives » 64