Etude des différentes structures du système nerveux central impliquée dans la douleur neuropathique dans la maladie de Parkinson

A study of different structures of central nervous system implicated in Parkinson’s disease neuropathic pain

• Auteur / Autrice : Mennatallah Elshennawy
• Direction : Aziz Hafidi, Shahira Youssef
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neuroscience
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...) en cotutelle avec Université Aïn-Chams (Le Caire)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : NPsy-Sydo - NeuroPsycho-Pharmacologie des systèmes dopaminergiques sous-corticaux
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Guillou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adel Kamel, Kawthar Hafez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Guillou, Monique Majchrzak

Mots clés

Mots clés contrôlés

Douleur de désafférentation

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Maladie de Parkinson

Allodynie

Hyperalgésie

Froid

Allodynie mécanique

Fluororuby (traçeur neuronal)

Parkinson’s disease

Allodynia

Hyperalgesia

Cold

Mechanical allodynia

Fluororuby (neuronal tracer)

Résumé

La douleur est le principal symptôme non-moteur de la maladie de Parkinson (MP). Son mécanisme est toujours mal compris, bien qu'une augmentation de l'excitation ou une diminution de l'inhibition ait été signalée dans des études précliniques. Ces études ont principalement étudié la douleur mécanique en considérant la diminution d'un seuil nociceptif. Seules quelques études ont été concentrées sur la douleur thermique chez les modèles animaux de la MP. Par conséquent, l'objectif de cette étude était d'évaluer le comportement thermique nociceptif des rats lésés suite à une administration de la 6-hydroxydopamine (6-OHDA), qui constitue un modèle animal de la MP. Par ailleurs, l'inhibition gamma acide aminobutyrique (GABA) a été étudiée dans ce modèle. L’expression de trois marqueurs de la transmission GABAergique, parvalbumine, la décarboxylase de glutamate 67 (GAD67) et le transporteur vésiculaire GABA (VGAT) a été évaluée dans un rat lésé bilatéralement à la 6 OHDA. En outre, un traceur neuronal le fluororuby (FR) a été injecté dans la substantia nigra pars compacta pour évaluer l’éventualité d’une projection antérograde dopaminergique au niveau de la moelle épinière. Nos résultats ont démontré une sensibilité thermique significative aux basses températures 10 °C et 15 °C, et non à des températures plus élevées, chez les rats lésés par rapport aux shams. Les rats lésés ont également montré une allodynie au froid comme cela a été démontré par la présence d’une différence significative dans le nombre de sursauts, dans la latence et dans le temps de réaction au stimulus (goutte d'acétone). L’administration de Ropinirole, un agoniste de récepteur de dopamine 2 (D2R), a bloqué l'allodynie au froid induite par l'acétone chez les rats lésés. De plus, une hypersensibilité mécanique et une allodynie statique ont été observés chez les rats lésés. Ceci est révélé par, la présence d’une différence significative du seuil de vocalisation et du score de douleur entre les rats lésés et les rats shams. Le stimulus de l'acétone a entraîné une augmentation significative de la phosphorylation des protéines Erk1 /2, (marqueurs moléculaires du processus de la douleur) dans la corne dorsale spinale (CDS), les cortex insulaire et cingulaire. En plus, une augmentation de l’expression de CFOS a été notée dans la CDS des rats lésés par rapport au sham. Une augmentation significative dans l'expression des trois marqueurs de la transmission inhibitrice GABAergique, parvalbumine, GAD67 et VGAT a été observée dans la CDS des rats lésés par rapport aux rats shams. En parallèle, une augmentation de la protéine Kinase C gamma (PKCγ) a été observée dans les couches superficielles de la CDS. Les cellules PKCγ jouent un rôle crucial dans la chronicité de la douleur et sont sous contrôle GABAergique. Cette augmentation de l’expression de la PKCγ dans des neurones excitateurs PKCγ a mis en évidence une augmentation de l'excitation et une diminution de l'inhibition dans la CDS. L’étude du traçeur FR confirme la projection de la SNpc sur le PAG (substance périaqueductale), un noyau important dans les contrôles inhibiteurs descendants de la douleur. En conclusion, la présente étude a démontré une claire hypersensibilité thermique au froid, ajouté à une hypersensibilité douloureuse mécanique. De plus, il y avait une expression accrue dans les marqueurs inhibiteurs, qui peuvent refléter une désinhibition ou une inhibition réduite chez les rats lésés. Les processus de la douleur segmentaire impliquent un contrôle dopaminergique qui se fait de manière indirecte par SNpc via le PAG.

Pain is the major non-motor symptom in Parkinson’s disease (PD). Its mechanism is still poorly understood although an increase in excitation or a decrease in inhibition have been reported in preclinical studies. These studies have mostly investigated mechanical pain by considering the decrease in a nociceptive threshold. Only a few studies have focused on thermal pain in animal models of PD. Therefore, the goal of this study was to assess the thermal nociceptive behavior of rats subjected to 6- hydroxydopamine (6-OHDA) administration, which constitutes an animal model of PD. Also, to investigate gamma aminobutyric acid (GABA) inhibition in the 6-hydroxydopamine (6-OHDA) PD rat model. The expression of three inhibitory markers parvalbumin, glutamate decarboxylase 67 (GAD67) and vesicular GABA transporter (VGAT) was evaluated in bilateral 6-OHDA lesioned rat. Besides, Fluororuby (FR) – a neuronal tracer- has been injected in the substantia nigra pars compacta to assess its anterograde projections to discover whether it has dopaminergic projections to the spinal cord or not. Our results demonstrated significant thermal sensitivity to cold temperatures of 10 °C and 15 °C, and not to higher temperatures, in 6-OHDA-lesioned rats when compared with sham. 6-OHDA-lesioned rats also showed cold allodynia as demonstrated by a significant difference in the number of flinches, latency and reaction time to acetone stimulus (acetone drop). Ropinirole administration, a dopamine receptor 2 (D2R) agonist, blocked the acetone-induced cold allodynia in 6-OHDA-lesioned rats. In addition, mechanical hypersensitivity and static allodynia, as demonstrated by a significant difference in the vocalization threshold and pain score respectively, were noticed in 6-OHDA-lesioned rats. Acetone stimulus induced a significant increase in extracellular signal-regulated protein kinases 1 and 2 (ERK1/2) phosphorylation, a pain process molecular marker, in the spinal dorsal horn (SDH), the insular and cingulate cortices. In addition, there was an increase in CFOS excitatory pain marker in the SDH, in 6-OHDA-lesioned rats when compared to sham. There was a significant increase in the expression of the three inhibitory markers parvalbumin, GAD67 and VGAT within the SDH of 6-OHDA lesioned rats when compared to sham. In parallel, there was also an increase in the excitatory marker protein kinase C gamma (PKCγ) in the superficial SDH laminae. PKCγ cells have a crucial role in pain chronicity and are regulated by GABAergic influences. This highlighted an increase in excitation and a decrease in inhibition in the SDH. The study of FLuororuby tracer confirms the projection of the SNpc to the PAG (periaqueductal gray), an important nucleus in the descending inhibitory controls of pain. In conclusion, this study demonstrated a clear thermal hypersensitivity to cold, added to a mechanical painful hypersensitivity. In addition, there was an increased expression in inhibitory markers, which may reflect disinhibition or reduced inhibition in injured rats. Segmental pain processes involve indirect dopaminergic control by SNpc via PAG.