Imagerie fonctionnelle ultrasonore du cerveau pour l'étude, le suivi et le traitement de la douleur aiguë et chronique
Institution:
Paris Sciences et Lettres (ComUE)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Those thesis works aimed at demonstrating the value of functional ultrasound imaging for the definition and the tracking of acute and chronic pain therapeutic treatments. As part of a common project intertwining wave physics, imaging, neurosciences and pain, we demonstrated that this young imaging technology can be applied to pain imaging on the anesthetized small animal, at different levels of the nervous system.With the aim of obtaining an adapted anaesthesia, stable, reproducible from one animal to another, and containing as less pain modulating agents as possible, we compared six different anaesthetics protocols. This study was concluded by the use of the ketamine and medetomidine mixture as the best compromise for our future experiments in pain.The first study on pain processes has focused on the formaline test, a well characterized model of short term inflammatory pain (1h). Indeed, our wish was to start with an acute pain model as short as possible which may be performed on the anesthetized animal. With this model, we didn’t observe any significant change of functional connectivity in the brain of the injected rats. We then chose to turn to more ongoing models of inflammatory pain.The second study of this thesis dealt with the study of the functional connectivity and brain states alterations in two models of inflammatory pain: a short term model, induced by unilateral injection of Freund’s adjuvant, and a long term model, which is adjuvant induced polyarthritis (four weeks of bilateral inflammation). While we didn’t obtain significant results of functional alterations in the short term model, the long term model gave us ample information on the central nervous system alterations during the chronification process.Finally, the last study concerns the ultrasound functional imaging of the trigeminal ganglions, peripheral nervous system structures, both small and deeply located. We tried to characterize the vascular response of those ganglions following mechanical and chemical nociceptive stimulations of the cornea on the anesthetized rat. This study allowed us to confirm the observations obtained by immunohistochemistry of the proto-oncogene c-fos and to validate the functional ultrasound imaging as a modality for the imaging of the trigeminal ganglions in the anesthetized rat, for the study of trigeminal pain.
Abstract FR:
Ces travaux de thèse visaient à démontrer l’intérêt de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore pour la définition et le suivi de traitements thérapeutiques des manifestations douloureuses aiguës et chroniques. Dans le cadre d’un projet commun mêlant physique des ondes, imagerie, neurosciences et douleur, nous avons montré que cette jeune technologie d’imagerie pouvait être appliquée à l’imagerie de la douleur chez le petit animal anesthésié, à différents niveaux du système nerveux.Dans le but d’avoir une anesthésie adaptée, stable, reproductible d’un animal à l’autre, et contenant le moins d’agents modulateurs de la douleur possible, nous avons comparé six protocoles d’anesthésie différents. Cette étude a conclu que l’utilisation d’un mélange de kétamine et de médétomidine était le meilleur compromis pour nos futures expérimentations en douleur.La première étude sur les processus de la douleur s’est concentrée sur le test à la formaline, un modèle bien caractérisé de douleur inflammatoire court terme (1h). En effet, notre souhait était de débuter sur un modèle de douleur aiguë le plus court possible pouvant être réalisé chez l’animal anesthésié. Sur ce modèle, nous n’avons observé aucun changement significatif de connectivité fonctionnelle dans le cerveau des rats injectés. Nous avons alors choisi de nous tourner vers des modèles de douleur inflammatoire plus persistants.La seconde étude de cette thèse a porté sur l’étude des altérations de connectivité fonctionnelle et d’états cérébraux dans deux modèles de douleur inflammatoire : un modèle à court terme, induit par injection unilatérale d’adjuvant de Freund, et un modèle à long terme, qui est la polyarthrite induite par adjuvant (quatre semaines d’inflammation bilatérale). Tandis que nous n’avons pas obtenu de résultats significatifs d’altérations fonctionnelles dans le modèle court terme, le modèle long terme nous a apporté de nombreuses informations sur les altérations du système nerveux central pendant le processus de chronicisation.Enfin, la dernière étude a porté sur l’imagerie fonctionnelle ultrasonore des ganglions trigéminaux, structures du système nerveux périphérique, à la fois petites et profondes. Nous avons cherché à caractériser la réponse vasculaire de ces ganglions suite à des stimulations nociceptives mécaniques et chimiques de la cornée chez le rat anesthésié. Cette étude nous a permis de confirmer les observations obtenues par immunohistochimie du proto-oncogène c-fos et de valider l’imagerie fonctionnelle ultrasonore comme modalité pour l’imagerie de l’activation des ganglions trigéminaux chez le rat anesthésié, pour l’étude de la douleur trigéminale.