IRM cérébrale pour l'arthrose du genou

Douleur chronique et arthrose du genou - contexte et lacune

La douleur chronique est une préoccupation débilitante qui peut affecter la santé, l'emploi et le mode de vie des individus et exerce une pression énorme sur le système de santé. La prévalence de l'arthrose (OA) est estimée à plus de 650 millions dans le monde, et les personnes atteintes d'arthrose du genou représentent 80 % de la charge totale (Cui et al. 2020). À l'échelle mondiale en 2017, l'arthrose du genou avait une prévalence de 263 086 500 et une incidence de 12 888 400 (James et al. 2018). Une étude récente a également révélé qu'entre 19 % et 43 % des adultes de 40 ans et plus présentaient des marqueurs d'arthrose du genou, détectés par imagerie par résonance magnétique (IRM), mais étaient asymptomatiques (Culvenor et al. 2019). On estime que plus de 10 millions de Canadiens souffriront d'arthrose du genou d'ici 2040 (Bombardier et al. 2011), ce qui contribuera de manière significative aux coûts des soins de santé liés à l'arthrose de 1,45 billion (Bombardier et al. 2011; Sharif et al. 2017). La sévérité de la douleur et son impact sur la fonction ont été identifiés par les personnes atteintes d'arthrose du genou comme deux des effets les plus importants de la maladie (Smith et al. 2014), contribuant à une qualité de vie réduite (Neogi et al. 2013). Les douleurs articulaires non contrôlées liées à l'arthrose sont associées à une utilisation accrue des soins de santé. Par conséquent, l'amélioration de la gestion de la douleur liée à l'arthrose au Canada pourrait entraîner des économies importantes en dépenses de santé pouvant atteindre 488 milliards de dollars (Bombardier et al. 2011). L'expérience de la douleur et ses mécanismes associés chez les personnes atteintes d'arthrose du genou sont connus pour être complexes, les altérations de la signalisation de la douleur (Fingleton et al. 2015) étant un facteur majeur de susceptibilité au développement d'une douleur persistante (Carlesso et al. 2019). Les modifications de la sensibilisation du système nerveux ne sont pas nécessairement corrélées aux modifications de la douleur, ce qui démontre que d'autres facteurs modulant la douleur, un processus descendant, sont en jeu (Skou et al. 2016 ; Edwards et la. 2016). Fait intéressant, entre 10 et 20 % des patients atteints d'arthrose du genou continuent de ressentir une douleur intense même après une arthroplastie totale du genou, ce qui indique que des mécanismes autres que ceux impliquant des structures articulaires contribuent probablement à un processus douloureux complexe (Baker et al. 2007 ; Lundblad et al. 2008 ; Riz et al. 2018). Dans une maladie où l'articulation est vue comme un organe en défaillance (Loeser et al. 2012), le phénotypage est nécessaire pour donner un sens à l'hétérogénéité. Spécifique à l'arthrose du genou, la douleur est associée à des modifications de la structure articulaire dues à une inflammation (par exemple, une synovite) (Dainese et al. 2022) ou à des lésions de la moelle osseuse (Aso et al. 2021), mais les mécanismes sous-jacents ne sont pas pleinement compris (Gwilym et al. 2008).

Douleurs nociceptives, neuropathiques et nociplasiques

En général, la douleur d'origine connue relève de deux catégories en fonction de la cause : (i) nociceptive : douleur causée par une lésion d'un tissu corporel ; (ii) neuropathique : douleur causée par une lésion d'un nerf ou du système nerveux. Cependant, la douleur chronique qui est présente sans composantes nociceptives ou neuropathiques discernables est classée comme douleur nociplasique (IASP 2022). Une étude récente de Kosek et al. (2021) ont développé une échelle simple pour le diagnostic de la douleur nociplasique pour l'évaluation clinique de la douleur basée sur i) la durée/régionalité/type de douleur, ii) l'historique des hypersensibilités, iii) l'identification de la comorbidité et iv) l'hypersensibilité à la douleur évoquée (Kosek et al 2021 ). En tant que représentation visuelle, la Michigan Body Map (MBM) a été validée comme un outil rapide et fiable permettant aux patients d'identifier les régions corporelles générales où ils ressentent une douleur chronique (Brummett et al. 2016). Le MBM est un outil utile et simple pour déterminer si la douleur est localisée (c.-à-d. probablement une douleur nociceptive ou neuropathique) ou généralisée (c.-à-d. une douleur probablement nociplasique) (Brummett et al. 2016). Pour aborder les mécanismes inconnus de la douleur chronique et la douleur se présentant au-delà des lésions nociceptives ou neuropathiques, la recherche s'est concentrée sur la théorie de la sensibilisation centrale en tant que phénomène de douleur nociplastique (Fitzcharles et al. 2021 ; Walsh 2021). Le concept de sensibilisation centrale est que le dysfonctionnement du système nerveux central entraîne une hypersensibilité aux stimuli nocifs et inoffensifs (deb Boer et al. 2019 ; Neblett et al. 2013).

Méthodes actuelles d'évaluation de la douleur nociplasique

Une méthode utilisée pour examiner la douleur nociceptive est les données d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour mesurer la signature de la douleur neurologique (NPS) (Han et al. 2022 ; Wager et al. 2013). Les données recueillies à partir des IRMf sont le signal dépendant du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) du cerveau qui est étroitement lié à l'activation neurophysiologique du cerveau, et le signal fluctue en fonction des propriétés diamagnétiques du sang désoxygéné et des modifications du débit sanguin et du volume pour activer ou désactiver parties du cerveau (Ogawa et al. 1990). Le NPS s'est avéré être une mesure robuste pour évaluer quantitativement l'activation du cerveau en réponse à la douleur (Han et al. 2022 ; Wager et al. 2013). D'après le NPS, les humains ont plusieurs régions du cerveau avec une implication clé dans l'interprétation de la douleur nociceptive qui ont proportionnellement augmenté ou diminué l'activité par rapport à la douleur d'un individu (Wager et al. 2013). Il a été démontré que le modèle d'activation du NPS réagit à différentes formes de tests sensoriels quantitatifs (QST) tels que les perturbations thermiques, mécaniques (Wager et al. 2013) et électriques (Choi et al. 2011 ; Rütgen et al. 2015 ).

Chez les femmes souffrant de douleurs articulaires chroniques, il existe des preuves d'amincissement cortical lié à la douleur chronique qui dépasse celui du vieillissement normal, en particulier dans l'hippocampe, le thalamus et le cortex cingulaire antérieur (de Kruijf et al. 2016). Dans le contexte de l'arthrose, plusieurs études ont exploré les effets de l'arthrose du genou sur les changements d'activation de l'IRMf (López-Solà et al. 2022 ; Pujol et al. 2017 ; Yue et al. 2018 ; Zunhammer et al. 2018). En résumé, les études indiquent que le signal BOLD est localement élevé chez les patients souffrant d'arthrose du genou, mais peut être réduit par des anti-inflammatoires non stéroïdiens (López-Solà et al. 2022) et des analgésiques (Yue et al. 2018). Une douleur diffuse et une sensibilité accrue à la douleur généralisée avec des anomalies cérébrales correspondantes sont couramment observées chez les patients souffrant d'arthrose du genou (Pujol et al. 2017), et ces anomalies cérébrales liées à la douleur sont distinctes des biais psychologiques potentiels des placebos (Zunhammer et al. 2018).

Pour relever les défis d'identifier les mécanismes sous-jacents de la douleur et de fournir des résultats axés sur le patient, notre groupe de recherche a développé une méthode d'analyse pour l'IRMf à l'état de repos (rsfMRI) et l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) qui applique une analyse personnalisée. Sur la base des recherches précédentes utilisant le NPS, nous nous attendons à trouver des altérations cérébrales régionales causées par la douleur qui pourraient améliorer notre compréhension de la douleur chronique qui sont également uniques à chaque patient atteint d'arthrose du genou. Grâce à notre nouvelle analyse, chaque patient atteint d'arthrose du genou verra ses données IRM comparées à plus de 88 témoins appariés selon l'âge et le sexe, et une méthodologie de notation Z peut identifier et quantifier objectivement les régions cérébrales anormales. Cela peut être appliqué en complément des tests cliniques de la douleur et des analyses IRM de groupe plus standard telles que le NPS et les réseaux fonctionnels.

Bien que l'IRM ait été utile pour indiquer les régions cérébrales altérées par la douleur, l'inflammation et l'excitotoxicité peuvent être des physiopathologies sous-jacentes à la douleur nociplasique. Une voie mécaniste possible est celle de la kynurénine, ayant été liée à plusieurs conditions inflammatoires, qui peut être neuroprotectrice si elle est métabolisée en acide kynurénique mais neurotoxique si elle est métabolisée en acide quinolinique (Savitz 2020 ; Schwarcz et Stone 2017). La kynurénine est un métabolite du tryptophane et est détectable par voie périphérique à l'aide du test respiratoire 13C-tryptophane (13C-TBT) (Teraishi et al. 2015). Bien que la kynurénine ait été étudiée pour la dépression (Teraishi et al. 2015), il existe un chevauchement mécaniste au niveau des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) entre la douleur chronique et la dépression (Savitz 2020 ; Teraishi et al. 2015 ; Brandl et al. 2022). Deux études métabolomiques sur des patients atteints d'arthrose ont révélé une diminution des concentrations de tryptophane (Abdelrazig et al. 2021 ; Van Pevenage et al. 2022), formant ainsi la possibilité que les voies de la kynurénine puissent être un bioindicateur utile pour l'arthrose.

Notre solution pour l'évaluation de la douleur nociplasique chronique

Cette étude proposée sera un examen quantitatif de la douleur nociplasique chez les patients souffrant d'arthrose du genou. Par conséquent, l'objectif principal de cette étude est de déterminer si la douleur chronique, plus spécifiquement la douleur nociplasique chronique, provoque des altérations cérébrales neuroplastiques. On suppose que les personnes souffrant de douleur chronique localisée (OA-genou) et de douleur chronique généralisée (OA-genou + corps) présentent une fonction cérébrale anormale (par exemple, la connectivité du réseau et la complexité du retour sur investissement) et une intégrité microstructurale réduite de la substance blanche du cerveau (par exemple, une diminution anisotropie fractionnaire), qui serait également proportionnellement associée à la sensibilité à la douleur et à l'état mental, par rapport aux personnes du même âge souffrant d'arthrose du genou sans douleur chronique.

La cohorte de participants sera séparée en trois groupes de patients : le groupe témoin comprendra des participants souffrant d'arthrose du genou mais sans douleur (arthrose - sans douleur (OA-PF)), le premier groupe exploratoire comprendra des participants souffrant d'arthrose du genou avec douleur au genou (OA-Knee), et le deuxième groupe exploratoire, révélateur de douleurs nociplasiques chroniques, comprendrait les personnes atteintes d'arthrose du genou avec douleurs au genou et corporelles généralisées (OA-Knee+Body). Les participants au groupe OA-Knee+Body seront représentatifs des patients souffrant de douleur chronique présentant une douleur nociplasique sur la base de plusieurs tests cliniques de douleur (par exemple, critères de douleur nociplastique (Kosek et al. 2021), Michigan Body Map (Brummett et al. 2016) , genou et poignet TVQ). La douleur corporelle généralisée sera déterminée en identifiant la douleur dans> 3 régions du corps sur la carte corporelle du Michigan et en ressentant une douleur au test de pression de la douleur au genou et au poignet. Cette étude est conçue pour acquérir des données d'IRM fonctionnelles à l'état de repos (rsfMRI) et d'imagerie par tenseur de diffusion (DTI) au départ et après une douleur induite expérimentalement (c'est-à-dire, Cold Pressor Gel Test (Lapotka et al. 2017)) aux résultats des tests cliniques de la douleur. Les résultats exploratoires consistent à examiner s'il existe des différences entre les groupes neuro-inflammatoires sur la base des résultats des données sur le 13C-TBT.

Étudier le design

Les participants à l'étude seront invités à remplir un rendez-vous de dépistage par téléphone avant une visite de collecte de données. Les participants potentiels seront informés de notre étude par leur rhumatologue (c'est-à-dire le Dr Adachi) et contacteront le Dr Danielli par e-mail s'ils souhaitent participer. Les participants potentiels contacteront ensuite le Dr Danielli pour organiser un appel téléphonique afin d'obtenir verbalement le consentement et répondre aux questions de sélection afin de déterminer l'éligibilité. La visite de dépistage prendra environ 30 minutes avec le Dr Danielli. Dans le cadre du processus de sélection, les participants potentiels seront invités à remplir les critères de douleur nociplasique (Kosek et al. 2021), le questionnaire DSM-V sur les troubles liés à la consommation d'alcool, à fournir des informations démographiques (c'est-à-dire à avoir un recrutement équilibré en fonction de l'âge et du sexe), et identifier d'éventuelles contre-indications à l'IRM. Si quelqu'un est éligible pour participer, un rendez-vous sera alors pris pour la visite d'étude de collecte de données. Tous les participants potentiels auront reçu un diagnostic d'arthrose du genou par leur rhumatologue et la visite de sélection sera effectuée pour classer les participants dans l'un des trois groupes d'étude et réserver efficacement une visite de collecte de données.

Un consentement écrit éclairé sera obtenu conformément à la déclaration d'Helsinki de l'Association médicale mondiale avant toute collecte de données lors de la visite d'étude de collecte de données. Tous les participants recevront les mêmes protocoles de collecte de données. Selon la préférence des participants, le dépistage et les données seront recueillis au Centre de recherche en imagerie (IRC) du St. Joseph's Healthcare Hamilton ou au Joint Department of Medical Imaging (JDMI) du Toronto Western Hospital. Les questionnaires (c. (Cleeland et al. 1991)), et les participants subiront également des tests de seuil de douleur à la pression du poignet et du genou ; ceux-ci prendront environ 15 minutes à compléter. Les acquisitions IRM de base et secondaires prendraient environ 45 minutes chacune. Les participants disposeront de 5 à 10 minutes entre les séances d'IRM pour faire une pause et se dégourdir les jambes. La visite d'étude de collecte de données durera environ 2 heures.