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La douleur a des composantes physiques et émotionnelles. L'anxiété est fréquente chez les personnes souffrant de douleur chronique, et les gens souffrant d'anxiété sont plus susceptibles de souffrir de douleur chronique. Le Dr Min Zhuo et son équipe de l'Université de Toronto ont découvert la base biologique de ce lien dans les connexions entre les neurones dans une région du cerveau appelée cortex cingulaire antérieur (CCA). Mieux encore, ils ont identifié une molécule qui peut réduire l'anxiété liée à la douleur chronique. Les plus récents résultats du Dr Zhuo ont été présentés lors du 9ème congrès annuel de l'Association canadienne des neurosciences, le 27 mai 2015, à Vancouver en Colombie-Britannique.
«Cette étude fournit les premiers mécanismes synaptiques pour expliquer les multiples fonctions des neurones du CCA dans les états pathologiques tels que la douleur chronique», explique le Dr Zhuo.
La douleur chronique peut être considérée comme une mémoire apprise: tout comme la répétition d'un morceau de piano vous permet de l'apprendre en facilitant la transmission des signaux appropriés à travers vos neurones, une douleur qui persiste peut devenir chronique parce que vos neurones deviennent plus efficaces à transmettre les signaux de douleur. Ce renforcement des connexions entre les neurones par l'utilisation répétée est appelé potentialisation à long terme, ou LTP. Les travaux antérieurs dans le laboratoire Zhuo ont montré que dans des modèles animaux de douleur chronique, la LTP se produit dans une partie du cerveau appelée le cortex cingulaire antérieur, ou CCA, et que l'inhibition de la LTP réduit la douleur chronique.
Fait intéressant, on observe également une augmentation de l'activité dans le CCA chez les personnes souffrant de troubles de l'anxiété et dans des modèles animaux d'anxiété. Le mécanisme par lequel se développent ses deux formes de LTP est cependant inconnu, et on ne comprend pas pourquoi les deux formes interagissent pour aboutir à plus de douleur chez les personnes souffrant d'anxiété, et plus d'anxiété chez les personnes souffrant de douleur.
La forme la plus fréquente de la LTP est une augmentation du nombre de récepteurs dans les neurones qui sont en aval de la synapse, qui est de la structure à travers laquelle les neurones communiquent les uns avec les autres. Ceci est appelé post-LTP, car elle se situe après la synapse. Une autre forme moins étudiés de la LTP se produit avant la synapse, et implique la libération d'une grande quantité de signal du neurone en amont. Ceci est appelé pré-LTP. En utilisant des molécules qui bloquent spécifiquement la pré-LTP ou la post-LTP, le Dr Zhuo a trouvé une nouvelle forme de pré-LTP qui se produit dans l'ACC. La pré-LTP n'avait précédemment été observée que dans d'autres régions du cerveau.
«C'est la première fois qu'on montre que la pré-LTP et la post-LTP peuvent avoir lieu dans la même synapse corticale» explique le Dr Zhuo. «Comparée à la post-LTP, la pré-LTP emploie un ensemble différent de molécules pour induire et exprimer la potentialisation liée à des blessures. Cette découverte nous offre de nouvelles opportunités de découvrir des médicaments qui peuvent contrôler sélectivement l'anxiété et la douleur à l'avenir.»
L'équipe du Dr Zhuo a également montré que les pré-LTP et post-LTP étaient présentes dans des conditions de douleur chronique, mais que la pré-LTP n'était présente que quand la douleur devenait chronique, mais pas dans les cas de douleur aiguë. Ils ont constaté que le blocage de la pré-LTP réduisait l'anxiété, et aussi que les conditions qui causaient l'anxiété chez les animaux (sans douleur) menait à la pré-LTP. Ces expériences les ont mené à conclure que la pré-LTP dans les neurones de l'ACC encode l'anxiété.
La découverte qu'il existe deux formes de LTP dans le CCA, la pré-LTP étant associée à l'anxiété et la post-LTP étant associée à la douleur, explique pourquoi ces deux conditions sont liées, puisque les deux conditions se traduisent par une augmentation de la transmission du signal du glutamate entre les neurones dans le CCA.
L'équipe du Dr Zhuo a également trouvé une molécule nouvelle, appelée NB001, qui peut bloquer spécifiquement la pré-LTP, et qui agit comme puissant anti-douleur dans des modèles animaux de la douleur chronique. Une enquête plus poussée des voies de signalisation de pré et post-LTP devrait révéler de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter la douleur et l'anxiété.
«Ce travail est le résultat d'une collaboration mondiale avec trois pays différents, chacun apportant une contribution scientifique importante et nouvelle. Ce modèle de collaboration mondiale est l'avenir de l'excellence dans la recherche scientifique", conclut le Dr Zhuo.