Modèles d'activation cérébrale aux stimulations thermiques inoffensives et nocives dans la douleur neuropathique

De nombreux patients souffrant de douleurs neuropathiques présentent une hyperalgésie et une allodynie. Dans divers syndromes douloureux, la douleur neuropathique est parmi les plus difficiles à traiter. Des études antérieures montrent que le développement de l'hyperalgésie secondaire résulte d'un traitement anormal de l'entrée des nocicepteurs après des lésions du système nerveux périphérique. Cependant, l'effet modulateur sur le traitement de la douleur dans le cerveau par des mécanismes périphériques reste insaisissable, et seules quelques études étudient la question.

Les preuves suggèrent que des lésions de la voie spinothalamocorticale peuvent être nécessaires pour développer la douleur centrale, indiquant des changements indirects d'excitabilité dus à des altérations des systèmes modulateurs de la douleur. Des études anatomiques, physiologiques et lésionnelles antérieures ont révélé un vaste réseau cortical associé aux aspects sensoriels, cognitifs et affectifs de la douleur, y compris le cortex somatosensoriel primaire, le cortex somatosensoriel secondaire, le cortex insulaire et le cortex cingulaire antérieur. De plus, une étude récente a rapporté que la douleur neuropathique pourrait influencer l'organisation cérébrale. Par conséquent, il serait intéressant de savoir si et comment le cerveau traite la douleur chez les patients souffrant de douleur neuropathique.

Nous émettons l'hypothèse que la douleur neuropathique provoquée par la neuropathie périphérique entraîne une hyperexcitabilité de la matrice de la douleur (c'est-à-dire sensibilisation centrale) due à des altérations des systèmes modulateurs de la douleur. Des patients atteints de neuropathie périphérique et des volontaires sains seront recrutés dans cette étude. La neuropathie périphérique est définie en fonction des symptômes et des signes neuropathiques. Pour les volontaires sains, les antécédents cliniques seront évalués par des questionnaires et des examens neurologiques pour exclure tout trouble neuropsychiatrique ou état douloureux.

Pour évaluer la sévérité des différents symptômes neuropathiques, les patients souffrant de douleur neuropathique rempliront le Neuropathic Pain Symptom Inventory (NPSI). Chaque sujet recevra un examen sensoriel détaillé pour évaluer l'intégrité des fibres sensorielles de petit et de grand diamètre. Pour mesurer les seuils de sensations thermiques et vibratoires, nous effectuerons des tests sensoriels quantitatifs (QST) par la méthode du niveau à l'aide d'un analyseur sensoriel thermique et d'un analyseur sensoriel vibratoire (Medoc Advanced Medical System, Minneapolis, MN, USA) suivant un protocole établi. Les seuils thermiques seront enregistrés sur l'orteil, et les seuils vibratoires enregistrés sur la malléole latérale. Ces valeurs seront comparées à des valeurs normatives pour l'âge, qui avaient été documentées précédemment.

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sera réalisée sur un appareil 3-T MR (Trio ; Siemens, Erlangen, Allemagne). Un scanner pondéré en T1 haute résolution de l'ensemble du cerveau en orientation trans-axiale sera obtenu pour fournir des informations anatomiques pour les cartes d'activation fonctionnelle superposées. L'Echo Planar Imaging sera utilisée pour l'acquisition des données fonctionnelles.

Nous utiliserons un stimulateur CHEP (Medoc Ltd, Ramat Yishai, Israël) pour délivrer une stimulation thermique. La thermode de 27 mm de diamètre est composée d'une feuille chauffante (Minco Products, Inc., Minneapolis, MN) qui est recouverte d'un plastique thermoconducteur. Les températures de stimulation données tout au long de ce rapport seront référées à la température du thermofoil. Le refroidissement commencera immédiatement après avoir atteint la température cible préfixée. Le seuil de douleur thermique individuel (HPT) sera mesuré avant les analyses IRMf. Une chaleur nocive et une chaleur inoffensive seront appliquées dans la jambe distale, le dos du pied ou l'avant-bras. La thermode restera au même site pendant chaque bloc d'IRM fonctionnelles. Plusieurs pré-tests seront appliqués avant l'enregistrement CHEP pour éliminer les effets d'attente. Pour éviter la sensibilisation et la désensibilisation, des stimuli de faible intensité précéderont les stimuli de haute intensité à chaque bloc.

Chaque séance d'imagerie consistera en un balayage anatomique haute résolution et trois balayages fonctionnels, avec un intervalle intersession de 5 minutes. Pendant le balayage, cinq stimuli thermiques seront appliqués par le stimulateur CHEP sur la face dorsale droite du pied. Pour éviter la sensibilisation, l'accoutumance et les lésions tissulaires, la température de stimulation sera appliquée de manière aléatoire et le site de stimulation sera légèrement modifié après chaque stimulus. Après une stimulation de 12 s, la température se refroidira, avec un intervalle interstimulus ultérieur de 36 s. Après chaque séance d'IRMf, les sujets seront invités à évaluer l'intensité et le caractère désagréable du stimulus douloureux reçu. Les valeurs d'évaluation moyennes seront indiquées après l'examen sur une échelle visuelle analogique (EVA) pilotée par ordinateur allant de 0 à 10 (0, aucune sensation ; 1, légère intensité ; 2, chaleur inoffensive ; 3, chaleur inoffensive ; 4, légère douleur ; 5, douleur légère ; 7, douleur modérée à forte ; 9, douleur intense ; 10, douleur insupportable), et l'intensité et le caractère désagréable de la douleur reçue seront évalués à l'aide du questionnaire court sur la douleur de McGill (SFMPQ).

Toutes les données seront traitées à l'aide du logiciel de cartographie paramétrique statistique (SPM2, Wellcome Department of Cognitive Neurology, Londres, Royaume-Uni). Les séries de données IRMf seront réalignées et découpées avec une interpolation sinc pour corriger les artefacts de mouvement. Les scans avec des mouvements brusques de la tête de plus de 2 mm seront omis. Pour permettre l'analyse inter-sujets, les données fonctionnelles seront co-enregistrées au scanner anatomique et transformées dans un espace de référence selon le modèle MNI de SPM2 par normalisation par interpolation sinc. Ce gabarit a été déterminé à partir de 305 IRM de sujets sains à l'Institut neurologique de Montréal. Le volume de voxel rééchantillonné des images normalisées est de 2 x 2 x 2 mm. Par la suite, les données seront lissées avec un noyau gaussien isotrope de 8 mm de largeur à mi-hauteur pour réduire le bruit à haute fréquence et tenir compte des variances anatomiques. Les effets spécifiques à la condition seront estimés avec le modèle linéaire général en utilisant une approche boxcar convoluée avec la fonction de réponse hémodynamique. Le filtrage passe-haut supprimera le bruit à basse fréquence et le filtrage passe-bas tiendra compte des autocorrélations en série des données.

Nous analyserons les données sur une base individuelle (sujet par sujet) et entre les sujets (analyse de groupe) en utilisant une variance inter-sujets (analyse à effet aléatoire). Nous calculerons différents contrastes entre les réponses cérébrales lors de stimulations thermiques anodines et nocives. Les données de chaque stimulation seront regroupées pour des comparaisons statistiques de groupe. Une carte d'activation de groupe sera construite en effectuant une analyse de conjonction pour mesurer le chevauchement spatial de l'activation entre les sujets. Une matrice de conception unique, comprenant 3 sessions de tous les sujets, sera générée en raison du nombre limité d'expériences représentant une analyse de modèle à effets fixes. Des cartes paramétriques statistiques seront générées sous forme de contrastes t et corrigées pour les comparaisons multiples selon la théorie des champs aléatoires avec P < 0,05. Le seuil pour les cartes Z est de 3,09 (P < 0,001) pour l'analyse individuelle des sujets. Les clusters significatifs doivent montrer un volume d'extension minimum de 10 voxels. Pour l'analyse de groupe, des cartes paramétriques seront construites en utilisant le même contraste et la même étendue spatiale mais nous utiliserons un seuil corrigé de P < 0,05.