Somesthésie – Douleur Pr Anh Tuan DINH-XUAN Service de Physiologie-Explorations Fonctionnelles, Hôpital Cochin, Faculté de Médecine, Université Paris Descartes

Objectifs Ce cours a pour objectif de transmettre à l’étudiant(e) les notions suivantes : Fonctions et types histologiques des mécanorécepteurs Définition d’un récepteur tonique (à adaptation lente) et d’un récepteur phasique (à adaptation rapide) Fonctions et caractéristiques des nocicepteurs mécaniques et thermiques Fonctions et caractéristiques des nocicepteurs polymodaux Les voies ascendantes et descendantes de la nociception Rôles respectifs de la substance P et des neuropeptides opioïdes dans la nociception et l’analgésie

De nombreux stimulus agissent sur et dans notre organisme De nombreux stimulus agissent sur et dans notre organisme. La détection de ces stimulus permet au corps humain d'apporter une réponse adaptée aux conditions du milieu extérieur et du milieu intérieur. Ces stimulus sont très variés, d'où l'existence d'une grande variété de récepteurs sensoriels : - cônes et bâtonnets intervenant dans la détection de stimulus visuels; - corpuscules de Paccini et autres mécanorécepteurs intervenant dans la détection de certains stimulus nociceptifs; - fuseau neuromusculaire intervenant dans le réflexe myotatique; - etc. Gilles Furelaud. D'après "le site des Neurobranchés", Dr. D. Rose http://www.snv.jussieu.fr/vie/documents/PR-PA/PR-PA.htm

Récepteurs sensitifs et sensoriels

Récepteurs sensitifs et sensoriels Les récepteurs sensitifs ou sensoriels sont des cellules spécialisées capables de générer des potentiels membranaires (appelés potentiels de récepteur) en réponse à des stimulus sensitifs et/ou sensoriels. Il existe 5 types de récepteurs sensitifs ou sensoriels : Mécanorécepteurs Nocicepteurs Thermorécepteurs Photorécepteurs Chémorécepteurs

Potentiel de Récepteur Codage en intensité Codage en fréquence Une fois un stimulus détecté par une cellule nerveuse sensorielle, cette information est transmise jusqu'au système nerveux central (cerveau ou moëlle épinière) par voie nerveuse. Dans le cerveau, elle est traitée au niveau d'une aire corticale spécialisée. Cette transmission nerveuse se réalise sous la forme de trains de potentiels d'action (PA). L'intensité du message est codée en fréquence de potentiels d'actions: plus le stimulus est important, plus la fréquence de PA est élevée.

Système somesthésique Trois groupes de récepteurs : Mécanorécepteurs tactiles permettant de détecter des stimulus mécaniques : le toucher léger La pression Les vibrations La mise en tension de la peau Nocicepteurs (mécaniques) Thermorécepteurs (& nocicepteurs thermiques)

Critères morphologiques Mécanorécepteurs tactiles situés près la surface du corps peuvent être libres ou encapsulés Nocicepteurs (mécaniques et thermiques) terminaisons non myélinisées de neurones qui se ramifient abondamment dans les régions superficielles du derme et de l’épiderme terminaisons nerveuses libres.

Stimulation Similitude des mécanismes de stimulation des récepteurs somesthésiques (quel que soit le type). Séquence : application du stimulus à la peau changement de la forme des terminaisons nerveuses ouverture (ou fermeture) des canaux ioniques « mécano-dépendants » potentiel de récepteur (ou potentiel générateur) potentiel d’action

Transduction Sensorielle Récepteur à adaptation rapide Récepteur à adaptation lente Certains récepteurs réagissent à la présence d'un stimulus (récepteurs toniques, renseignant sur l'intensité et la durée du stimulus), alors que d'autres réagissent à l'apparition ou à la disparition du stimulus (récepteurs phasiques). Certains récepteurs peuvent faire les deux.

Transduction sensorielle Récepteurs à adaptation rapide (récepteurs phasiques) : commencent à décharger lors de l’application d’un stimulus puis s’arrêtent (malgré la persistance du stimulus) et reprennent à l’arrêt de l’application informent sur les propriétés dynamiques du stimulus Récepteurs à adaptation lente (récepteurs toniques) : déchargent de façon continue informent sur les propriétés statiques (persistance) du stimulus

Mécanorécepteurs tactiles Fonction – Informer le système nerveux sur : le toucher léger la pression les vibrations la mise en tension de la peau 4 types de mécanorécepteurs encapsulés : corpuscules de Meissner corpuscules de Pacini disques de Merkel corpuscules de Ruffini Récepteurs à bas seuil (à sensibilité élevée)

Corpuscules de Meissner Situés entre les papilles dermiques (juste sous l’épiderme des doigts, de la paume, de la sole plantaire) Les plus communs des mécanorécepteurs de la peau glabre Les fibres afférentes à adaptation rapide qui innervent les corpuscules de Meissner représentent 40% de l’innervation sensitive de la main Les corpuscules de Meissner sont particulièrement sensibles aux vibrations de basse fréquence (30–50 Hz) (glissement d’objets texturés sur la peau)

Epiderme Meissner

Corpuscule de Pacini grandes terminaisons encapsulées situées dans les tissus sous-cutanés capsule agit comme un filtre ne laissant passer que des vibrations à haute fréquence (250–350 Hz) une ou plusieurs fibres afférentes à adaptation rapide innervent le centre du corpuscule de Pacini adaptation plus rapide et seuil de réponse plus bas discrimination des textures superficielle fines ou de stimulus mobiles stimulation des fibres afférentes : sensation de chatouillement bec des canards ou des oies, pattes des grues et des hérons, ailes des oiseaux planeurs

Epiderme Meissner Pacini

Disques de Merkel & Corpuscules de Ruffini Fibres à adapation lente Stimulation sélective des disques de Merkel produit la sensation de pression légère Discrimination statique de formes, de bords et de textures rugueuses

Touch and Pressure Receptors

Intensité du Stimulus

Seuil de discrimination tactile La précision de la sensibilité tactile varie d’un endroit du corps à l’autre Seuil de discrimination tactile : le plus petit écart nécessaire pour que soient jugées distinctes deux stimulations cutanées simultanées (les pointes d’un compas) Nombre des récepteurs Champ récepteur : région cutanée dans laquelle un stimulus tactile évoque une réponse sensorielle Entraînement, fatigue, stress, SNC (membre fantôme)

Champs récepteur Nombre de récepteurs

Recoupement des champs récepteur

Nocicepteurs Nocicepteurs mécaniques Nocicepteurs thermiques lésion mécanique (coupure, écrasement, pincement) Nocicepteurs thermiques températures extrêmes (brûlure, gelure) Récepteurs polymodaux toutes sortes de stimulus nocifs (y compris les stimulus chimiques)

Critères morphologiques Nocicepteurs terminaisons nerveuses libres terminaisons qui se ramifient abondamment dans les régions superficielles du derme et de l’épiderme. récepteurs à adaptation rapide ce ne sont pas des récepteurs adaptables en cas de stimulation durable (contrairement aux mécanorécepteurs) les nocicepteurs ont donc un rôle d’avertisseur

Activation des nocicepteurs Mécaniques et thermiques douleur brève aiguë, cuisante bien localisée survenue immédiate fibres moyennes (1-5mm) myéliniques (fibres A) vitesse : 3-30 m/s voie rapide de la douleur Polymodaux douleur persistante sourde mal localisée survenue secondaire (durée longue, pénible) petites fibres (<1mm) amyéliniques (fibres C) vitesse : 1-2 m/s voie lente de la douleur

Voies ascendantes de la douleur Stimulus Récepteur NK-1 Fibres afférentes de la douleur Substance P Nocicepteurs

Tachykinines Gènes Protéines Récepteurs SP/NKA Substance P NK-1 (RCPG) id Neurokinine A id Neuropeptide K NK-2 (RCPG) NKB Neurokinine B NK-3

Voies ascendantes de la douleur Voies descendantes de l’analgésie Stimulus Récepteurs opioïdes Endorphines Fibres afférentes de la douleur Récepteur NK-1 Substance P Nocicepteurs

Peptides opioïdes Précurseurs Peptides opioïdes Pro-opiomélanocortine -endorphine Pro-enképhaline Met-enképhaline Leu-enképhaline Pro-dynorphine Dynorphine 1–8 Dynorphine 1–17

   Morphine Enképhalines Dynorphines β-endorphine Ca2+ G G G K+ HYPERPOLARISATION Julius DJ. Nature 1997; 386: 442.

Mécanismes analgésiques endogènes Les endorphines sont (probablement) libérées lors des situations suivantes : exercice (second souffle, drogue des marathoniens) stress (lutte des animaux mâles) hypnose acupuncture

Récepteurs opioïdes Récepteurs Effets  Analgésie Sédation Euphorie Constipation Dépression respiratoire  Analgésie  Analgésie

Figure 3. 10. 4. The origins and effects of pain mediators Figure 3.10.4. The origins and effects of pain mediators. Activation of nociceptors is frequently brought about by damage but does not require the nociceptor itself to be damaged. For example, release of chemical mediators by damaged cells leads to the sensitization and activation of nociceptors, which in turn releases substance P by an axon reflex. Substance P then degranulates mast cells to release histamine, which stimulates nociceptors in a feedback loop.

Prostaglandines L’activité des nocicepteurs peut être renforcée par la présence de prostaglandines qui augmentent la réponse à un même stimulus. Ceci explique l’effet antalgique de l’aspirine et des autres anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS).

Neurotransmission – – Voies ascendantes Voies descendantes de la douleur Voies descendantes de l’analgésie Stimulus Récepteurs opioïdes (, , ) Endorphines Colchicine – X+ Récepteurs de la capsaïcine – Récepteur NK-1 Fibres afférentes de la douleur AINS

Figure 3. 10. 2. Ascending and descending pain pathways Figure 3.10.2. Ascending and descending pain pathways. Pain signalled by peripheral nociceptors has its primary afferents in Aδ and C fibres. Secondary afferents pass up in the spinothalamic and spinoreticular tracts. Peripheral and descending influences modulate the sensation. Peptides opioïdes