physio de la douleur
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La physiologie de la douleur chez les animaux domestiques
P.L. ToutainSeptembre 2009
ECOLENATIONALEVETERINAIRET O U L O U S E
Douleur 2009 2
B-Neurophysiologie de la nociception
Douleur 2009 3
Douleur 2009 4
B1-Sources et nature des stimuli algogènes
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Sources de douleur Il existe deux grands mécanismes de genèse de la
douleur : la douleur par excès de nociception et la douleur neurogène qui est liée à un mauvais fonctionnement du système nerveux responsable de sa transmission et de son intégration.
Douleur de nociception Douleur cutanée
choc, traumatismes, brûlure Douleurs somatiques
tendons, muscles, articulation, périoste, vaisseaux Douleurs viscérales
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La douleur rapide par excès de nociception
Les douleurs par excès de nociception sont provoquées par la mise en jeu normale des voies neuro-physiologiques de la douleur.
Elles résultent de lésions des tissus périphériques, qui provoquent un excès d'influx douloureux transmis par le système nerveux intact
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Stimuli nociceptifs
Physiques Thermiques: brûlure,Mécaniques: piqûre, distension
(coliques)Chimiques
La soupe inflammatoire
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Substances support des stimuli algogènes
Bradykinine (sang) Sérotonine (plaquettes) Histamine (mastocytes); prurit Potassium (cellules endommagées)
boiterie à chaud Onglée
Acides (lésions tissulaires, ulcères de l’estomac) Enzymes protéolytiques Prostaglandines E2 Et de façon plus générale « la soupe inflammatoire »
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B2-Les récepteurs sensoriels
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Les principaux récepteurs sensoriels
Les récepteurs du système somesthésique sont des structures spécialisées; ils ne participent pas à la détection de la douleur mais ils sont impliqués dans son contrôle médullaire et encéphalique
Au contraire, les nocicepteurs sont des terminaisons neuronales libres qui seront activées par les stimuli allogènes
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Les récepteurs sensoriels Mécanorécepteurs
Toucher, pression légère Corpuscule de Meissner (toucher), corpuscule de
Pacini (pression en profondeur), corpuscule de Merkel (pression en profondeur)
Thermorécepteurs Chaud, froid Corpuscules de Krause (diminution de la température
& toucher) et de Ruffini (dans la peau) Propriocepteurs
Changement de longueur et de tension des muscles et tendons
Faisceaux neuromusculaires, organes tendineux de Golgi
Nocicepteurs Stimulus douloureux
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Sélectivité des nocicepteurs
Les thermorécepteurs détectant les variations physiologiques de températures sont différents des nocicepteurs thermiques
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Les récepteurs des stimulus douloureux ou nocicepteurs
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Nocicepteurs Récepteurs répondant aux stimuli douloureux Extrémités neuronales libres des neurones primaires
Corps cellulaires sont dans les ganglions spinaux Pas de capteurs spécialisés terminaux (type corpuscule de
Pacini ) mais signalisation par des récepteurs membranaires protéiques activateurs de canaux ioniques
Ils assurent la transduction de stimuli divers en potentiels d’action
Contrairement aux récepteurs somesthésiques, ces récepteurs maintiennent leur activité en présence du stimulus (pas d’adaptation) et leur activité peut augmenter pour un stimulus donné par sensibilisation ce qui conduit à l’hyperalgésie.
Étant des terminaisons libres, on classe ces récepteurs d’après les fibres qui leur sont associées
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Localisation des nocicepteurs
Peau 600 terminaisons libres au cm2
Localisation précise de la douleur Viscères
Récepteurs polymodaux (stimuli mécaniques & chimiques)
Irritation des muqueuses, distension, contracture, torsion, traction, météorisation, impaction, ischémie…
Os, tendons, muscles, articulations
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Le récepteur vanilloïde
Le récepteur TRPV1, non spécifique, répond à la fois à la capsaïcine (ligand), aux températures élevées, et aux lésions tissulaires (stimulus physiques et chimiques).
Cette protéine a été nommée récepteur vanilloïde de type 1 (VR1) (ou Transient Receptor Potential vanilloïde 1 (TRPV1)) car c’est le groupe vanilloïde qui caractérise la capsaïcine
TRPV1 appartient à une famille de protéines (les TRP) qui comporte au moins 3 classes de canaux ioniques qui assurent la transmission de signaux issus de cellules en réponse à des stimulus « transitoires » comme la lumière, la température, le pH, les stimulus mécaniques et chimiques etc.
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Les autres récepteurs TRPV
TRPV1 a été le premier récepteur à être cloné
Actuellement on a identifié 4 récepteurs activés par la chaleur et 2 récepteurs activés par le froid Le menthol stimule les récepteurs du froid
comme la capsaïcine active les récepteurs de la chaleur
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B3-Fibres nerveuses associéesaux nocicepteurs
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Classification générale des fibres nerveuses
Myélinisées vs. Non myélinisées
Pour les fibres myélinisées, la vitesse de transmission de l’influx nerveux sera fonction du diamètre
Les fibres en relation avec les nocicepteurs sont les fibres Aδ (myélinisées) et fibres C (non myélinisées);
Ces fibres sont également impliquées dans la transmission des stimuli thermiques physiologiques
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Sélectivité des fibres associées aux nocicepteurs
Les fibres périphériques qui répondent à des stimulus mécaniques ou thermiques non douloureux ne sont pas impliquées dans la transmission des signaux douloureux Elles n’augmentent pas leur fréquence de
décharge en cas d’augmentation de l’intensité du stimulus
Les fibres nociceptives ne commencent à décharger que pour des intensités importantes; elles sont recrutées en cas de stimulus douloureux
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Sélectivité des récepteursThermorécepteurs vs. thermonocicepteurs
Fréquences de décharges pour différentes températures cutanées ; on remarquera que ce ne sont pas les mêmes fibres qui sont impliquées dans les stimuli physiologiques et douloureux
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Classification des nocicepteurs sur la base des fibres associées
Fibres myélinisées du groupe Aδ Vitesse de conduction assez rapide de 20m/s Stimuli mécaniques aigus, dangereux
champ récepteur étroit Stimuli thermiques douloureux
Fibres non myélinisées du groupe C Vitesse de conduction lente de 2m/s; Récepteurs dits polymodaux (répondent à la fois aux
stimuli mécaniques, thermiques et chimiques) Récepteurs « silencieux » sensibles aux stimulations
supraphysiologiques Champ récepteur large (il est plus important de détecter une
douleur que de la localiser) douleurs lentes, sourdes, différées Récepteurs sujets à sensibilisation
Exemple d’une brûlure sensation immédiate: Aδ Sensation légèrement différée: fibre C
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B4- Les voies ascendantes de la nociception
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Types de voies nerveuses
Afférente (Ascendante) transmission des influx de la périphérie
vers l’encéphale Neurone de premier ordre Neurone de deuxième ordre ou deutoneurone Neurone de troisième ordre
Efférente (Descendante) transmission des influx de l’encéphale
vers la périphérie
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Les voies de la douleur : généralités
Le signal algogène est véhiculé par une fibre nerveuse de petit calibre (Aδ ou C)
Il se dirige vers la corne postérieure de la moelle épinière où il existe un premier relais intégratif
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Neurones de premier ordre (1)Substance grise de la MEPremier relai intégratif
Comme pour tous les neurones sensitifs situés dans le ganglion spinal, la branche centrale du neurone primaire pénètre dans la ME par les racines dorsales
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F.Néospinothalamique
V
I
Fibre Aδ
Fibres C
F. Paléospinothalamique
Glutamate
Substance P
Les fibres Aδ font synapses dans la couche I (médiateur=glutamate), décussent et donnent le faisceau néospinothamamiqie
Les fibre C font synapses dans la couche V (médiateur=substance P), décussent et donnent le film paléospinothalamique
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Neurones de deuxième ordre
Les axones des neurones de deuxième ordre (les deutoneurones) croisent la ligne médiane et montent directement vers le tronc cérébral dans le cadran, antérolatéral (ou ventrolatéral) de l’hémi-moelle controlatérale
Ces fibres forment les faisceaux spinothalamiques (néospinothalamique et paléospinothalamique ou spinoréticulaire) qui forment la principale voie ascendante des stimuli thermiques et nociceptifs
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Deuxième neurone:Les faisceaux spinothalamiques
Apres avoir décussé, les deutoneurones (ou cellule T pour transmission) remontent dans la partie antérolatérale de la substance blanche.
Cette voie ascendante est formée de 2 contingents principaux:
Le faisceau néospinothalamique: Se projette dans le thalamus ventrobasal
(VB) Impliqué dans la douleur aiguë et la
perception de la température (non algogène) Le faisceau paléospinothalamique ou
spinoréticulaire: Se projette sur la formation réticulaire (éveil), Puis sur le noyau intralaminaire thalamique Ce faisceau est impliqué dans les douleurs
profondes, chroniques…
Ces faisceaux se projettent, in fine ,sur le cortex pariétal primaire et secondaire
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Le faisceau paléospinothalamique
Système polysynaptique véhiculant des douleurs type colique chez le cheval
Ramifications pour le bulbe Ripostes végétatives à la douleur (tachycardie,
FR, mydriase….) Ramifications pour la formation réticulaire
Eveil Ramifications pour l’hypothalamus
Sécrétion de cortisol, autres hormones Ramification pour le système limbique
Caractère anxiogène ,
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Faisceau néospinothalamique Système oligosynaptique véhiculant des
douleurs type piqûre, coups etc.
Remonte directement vers le thalamus sans relai bulbaire, limbique etc.
Le 3eme neurone se projette sur les cortex primaire et secondaire
Douleurs bien repérées sur le plan spatiale et non anxiogènes
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Les relais thalamiques
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Le thalamus et ses noyaux
Dans le thalamus, les principaux noyaux cibles des fibres ascendantes thermiques et nociceptives (neurones secondaires) se situent dans le complexe ventro-postérieur (VP)
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Neurone de troisième ordre
Commence dans le thalamus Se termine dans les centres
spécifiques du cortex Perception de la localisation, de la
qualité, de l’intensité du stimulus Permet de sentir la douleur de
l’intégrer aux expériences passées
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Cortex pariétal et douleur
Le cortex pariétal présente une somatotopie très précise pour la peau et les articulations, imprécise pour les muscles et les vaisseaux, inexistante pour les viscères d’où les douleurs rapportées
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Les contrôles de la nociception et de la douleur
1. Contrôles segmentaires (médullaires) du signal ascendant
2. Contrôle descendant d’origine supraspinale
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B5-Les contrôles de la nociception et de la douleur
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Contrôle de la douleur
Les stimulations périphériques perçues comme douloureuses sont transmises, modulées et intégrées à différents étages du système nerveux :
Nos conceptions sont largement fondées sur l’organisation histologique de la moelle épinière
Douleur 2009 57
Convergence sur les mêmes deutoneurones du système
somesthésique et des neurones impliqués dans la nociception
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Les fibres Aα et Aβ pénètrent dans le cordon dorsal et délèguent des ramifications qui pénètrent dans la substance grise pour faire synapse dans
la couche II et VLes fibre A δ et C pénètrent dans la corne dorsale pour former, après
décussation, les faisceaux spinothalamiques
V
Fibre Aα ou Aβ
Fibres A δ ou C
F. Spinothalamique
Pacini
Couches de Rexed
Douleur 2009 59
Convergence des fibres Aα et Aβ sur les mêmes deutoneurones que les fibres Aδ et C: douleurs référées
V
Fibres Aδ et C
Deutoneurone
Fibres Aα et Aβ
Récepteurs cutanés
Récepteurs douleur
Récepteurs somesthésiques
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Douleurs référées : bases physiologiques
Des stimulations nociceptives d’origines diverses (cutanées, viscérales, musculaires, osseuses) vont stimuler au niveau de la moelle un même neurone situé dans les couches I et V de la corne postérieure de la moelle.
Ce neurone transmet l’information au cortex avec confusion possible de lecture sur l’origine de la douleur
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Exemples de douleurs viscérales référées
Point de McBurney (autour du nombril) & appendicite
Angine de poitrine et douleurs thoraciques
Douleur vésiculaires & région scapulaire
Douleur rapportées d’origine cardiaque
Douleur 2009 63
Fréquence de douleurs viscérales référées
Il n’existe pas de neurones spinaux dont la seule fonction soit d’évaluer la douleur viscérale
La douleur viscérale est détectée par des neurones qui par ailleurs sont mis en jeu par des afférences cutanées (afférences viscérales sympathiques)
Les troubles des organes internes sont alors confondus avec des douleurs cutanées du même dermatome Dermatome=zone de la peau innervée par une même racine
dorsale
Douleur 2009 65
Le clavier équin de Roger:exemple d’application des douleurs référées
La région cutanée douloureuse par projection peut-être hyperalgésique au palper
Douleur 2009 66
Douleurs projetées
Douleurs projetées
Douleurs rapportéeslésionnelle
atteinte d’un élément nerveux
Douleurs référées(convergence)fonctionnelles
Douleur viscérale
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Douleurs rapportéesdouleur d’amont
Activation des fibres nociceptives en amont de ses récepteurs Un choc sur le coude déclenche à l’extrémité de la main
une “ châtaigne électrique” par stimulation mécanique du nerf ulnaire qui passe entre la peau et l’humérus
Douleurs irradiantes dans les jambes ou les bras dues à la compression des nerfs spinaux à leur entée dans la colonne vertébrale
la même douleur sciatique peut correspondre à une douleur radiculaire discale, à une douleur tronculaire au niveau du petit bassin, ou à une compression du nerf par le muscle pyramidal.
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Théories du contrôle d’entrée (ou contrôle du portillon)
Ronald Melzack & Patrick Wall
The Gate Control Model - Ronald Melzack and Patrick Wall, Pain mechanisms: a new theory. Science v. 150 (1965): 975.
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Théorie du portillon (Gate control)
Études histologiques de la corne dorsale de la ME (câblerie) et de stimulations localisées
Hypothèse: le flux des messages nociceptifs transitant par la ME est modulé par l’activation concomitante des grosses fibres myélinisées qui innervent les mécanorécepteurs
Douleur 2009 70
Théorie du portillon
cell= cellules gélatineuses de Rolando de la couche II de RexedT cell =neurones secondaires de la couche V à l’origine du faisceau spinothalamique
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Prurit et grattage
Le prurit est assimilable à une sensation nociceptive et le grattage lève cette sensation par fermeture du portillon
Douleur 2009 74
Exemple de mise en jeu du portillon
Sensation prurigineuse et grattage Alcoolisme et polynévrite Douleur d’amputation et membre
fantôme; autophagie Acupuncture
Données histologiques mésothérapie
Douleur 2009 75
Contrôle médullaire: exemple de mise en jeu
Si on se heurte le tibia, la réaction naturelle (et efficace) est de se frotter vigoureusement la zone en question
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L’immobilisation est analgésique
Douleur 2009 77
Membres & organes fantômes
Après une amputation, presque tous les patients ont l’impression que leur membre est toujours présent Cela peut être vrai aussi pour un sein,
un organe (testicule…) La zone amputée peut devenir
douloureuse! Source de douleur chronique
Douleur 2009 78
Massage du moignon pour soulager les douleurs d’un membre fantôme
1. La section du membre a définitivement supprimé l’activité des neurones sensitifs possédant des récepteurs spécialisés type corpuscule de Pacini etc.
2. En revanche les fibres à terminaison libre de type C peuvent bourgeonner dans le moignon avec formation d’un névrome, se trouver comprimer et bombarder de signaux nociceptifs la couche V de la ME
3. Il y aura un déséquilibre au niveau du « gate control » par défaut d’activation des fibres du système somesthésique et sensation de douleur dans le membre fantôme
Le massage de la peau stimule les corpuscules de Pacini situés en aval de la section et soulage la douleur
Douleur 2009 79
Acupuncture & fermeture de la porte
L’acupuncture stimule les grosses fibres Aα et Aβ et ferme le portillon
Douleur 2009 80
Contrôle inhibiteur descendant d’origine centrale
Douleur 2009 81
Mécanismes supraspinaux du contrôle de la douleur
Contrôles inhibiteurs descendants déclenchés par des stimulations cérébrales (influence de l’humeur, équilibre affectif et émotionnel, la qualité du sommeil, mémoire, la culture…) :
Action par l’intermédiaire de la sérotonine et de la noradrénaline et rôle important des opioïdes endogènes
Douleur 2009 82
Les 3 systèmes inhibiteurs de la douleur
Système périphérique et médullaire 1. Gate control (théorie du portillon)
Les fibres sensitives cutanées ou articulaires de gros calibre, inhibent les fibres des voies de la nociception de petit calibre massage,
2. Inhibition centrale Réponse descendante du cerveau vers la périphérie
(sérotonine, noradrénaline). C’est le support des douleurs neuropathiques –
antidépresseurs3. Frein endocrinien
Interneurones à endorphines. C’est l’analgésie du stress ou système de survie.
Douleur 2009 83
Contrôle descendant d’origine centrale La stimulation de certaines zones du
mésencéphale (substance grise périaqueducale et bulbe rostro-ventral) peut entraîner de profondes analgésies dues à l’activation de voies descendantes qui vont moduler la transmission des messages ascendants notamment au niveau des couches II de Rexed
Douleur 2009 84
Contrôle descendant d’origine centrale
Contrôle provenant: Du tronc cérébral, de l’hypothalamus, du cortex
Substance grise périaqueducale
Noyau du raphé magnus
Douleur 2009 86
Le système inhibiteur descendantContrôle central de la douleur
Centres supérieurs
Thalamus
Douleur
Noyau du raphe magnus
Faisceau dorso-lateral
Centres supérieurs
E G ? 5HT
Substance grise péri aqueducale
Voies inhibitrices descendantes
Corne postérieure de la moelle
E : interneurone enképhalinergiqueG : interneurone gabaergique5 HT : 5 Hydroxytryptamine (sérotonine)
Douleur 2009 87
Tord-nez et contrôle central du portillon
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Douleur 2009 89
Tord-nez : mécanisme d’action
La mise en place d’un tord-nez déclenche une analgésie Signes de sédation, réduction de la FC
L’administration de naloxone supprime cet effet
La mise en place d’un tord-nez augmente de 81±33% les concentrations en β-endorphines
The twitch in horses: a variant of acupuncture Science 1984 pp 1172-1173
Douleur 2009 90
Système inhibiteur descendant
Contrôles inhibiteurs descendants déclenchés par des stimulations mécaniques (boucle spino-bulbo-spinale). Elles expliquent les effets analgésiants des contre-stimulations
Douleur 2009 91
Facteurs d’ouverture ou de fermeture du portillon
Porte ouverture fermetureStimuli physiques Étendue des
lésionsmédications
Insuffisances d’activités physiques
Contrestimulations Massage, ventousesacupuncture
État émotionnel Anxiété, inquiétude, tension..
Émotion positive, bonheur…
Conditions mentales
Focalisation sur sa douleur
ennui
Distractionconcentration
Douleur 2009 92
Analgésie liée au mouvement
Des mouvements rythmiques libèrent de la 5-HT
Mastiquer un chewing-gum est analgésique
Le cheval en colique doit marcher Les propriétés dopaminergiques de la
morphine chez le cheval stimulent la marche en cercle??
Douleur 2009 93
L’analgésie du stress
Douleur 2009 94
Rôle de la Sérotonine et de la noradrénaline (NA)
Les fibres réticulospinales issues des noyaux du raphé se projettent sur la corne dorsale et libèrent de la sérotonine qui stimule les interneurones qui libèrent des enképhalines
Les enképhalines inhibent la transmission des messages douloureux aux deutoneurones
Les fibres réticulospinales issues du locus coeruleus se projettent également sur les interneurones et libèrent de la NA ce qui est analgésiant
La dépression diminue cette libération et abaisse le seuil de la douleur alors que les antidépresseurs et les exercices physiques font l’inverse
Douleur 2009 95
B6-Les phénomènes de sensibilisation
(amplification de la douleur)
Douleur 2009 96
Les deux types de sensibilistion
Sensibilisation périphériqueEx: Douleur inflammatoire banale
Sensibilisation centraleEx douleur chronique postopératoire
Douleur 2009 97
Sensibilisation périphérique et centrale
Lésion tissulaire
Libération de la Soupe
inflammatoire
Activation des nocicepteurs
Sensibilisation périphérique
Douleur aiguë
Lésion tissulaire
Libération de cytokines
d’Interleukine β
Sensibilisation centrale
Neuroplasticité
Douleur chronique Post-opératoire
Libération de glutamate,
aspartate, CCKActivation des récepteurs NMDA; Production de NO, flux de Ca++
Douleur 2009 100
Sensibilisation centrale Le système nerveux n’est pas un simple circuit
électrique Une conséquence de l’augmentation de l’activité des
nocicepteurs périphériques (faisant suite à une intervention chirurgicale, une infection…) et l’augmentation de la libération de neuromédiateurs dans la corne dorsale de la moelle épinière est la création d’un état d’hypersensibilité qui va amplifier la douleur (extension spatiale et temporelle)
On peut prévenir cette sensibilisation Analgésie préemptive et préventive en chirurgie
Cette sensibilisation peut favoriser la chronicité et la souffrance
La sensibilisation centrale joue un rôle majeur dans les douleurs neuropathiques
Douleur 2009 102
Hypersensibilité post-traumatique ou phénomène d’embrasement (Windup)
A la suite d’un traumatisme la corne dorsale est bombardée par les messages nociceptifs.
A la longue, le champ de réception de ces récepteurs augmente
Les récepteurs NMDA (N-methyl D-aspartate) des deutoneurones jouent un rôle majeur dans cette sensibilisation centrale
Ce processus d’amplification de la douleur d’origine centrale est appelé le « windup»
Le wind-up est une augmentation progressive, fréquence dépendante, de la réponse d’un neurone lors de l’application répétitive de stimuli électriques nociceptifs identiques sur un même territoire; il correspond à un phénomène de sommation temporelle
Douleur 2009 103
Phénomène d’embrasement (wind-up)Interactions entre les systèmes excitateurs et
inhibiteurs de la moelle épinière
OPIOIDES
Récepteurs pré-synaptiques
FIBRE C
GLUTAMATEPEPTIDESSubstance PCGRPNeurokinine A
Récepteurs post-synaptiques ADENOSINE
ADENOSINE MONOXIDE D’AZOTE
HYPERALGESIE
Neurone nociceptif de la corne dorsale
Noradrénaline5-Hydroxytryptamine
WIND-UP++++++
NMDA
GABA, Glycine ,Enképhalines, Dynorphine CCK
Gene induction
Douleur 2009 104
Modulation de la sensibilisation centrale
Lésion tissulaire
CytokinesInterleukine β
Sensibilisation centrale
récepteurs NMDA
Neuroplasticité
Douleur chronique Post-opératoire
La kétamine est un antagoniste des
récepteurs NMDA
La CCK réduit l’action analgésique
de la morphine