Les mécanismes synaptiques et intrinsèques qui sous-tendent l’activité des cellules réticulospinales (RS) en réponse à une stimulation sensorielle de type cutané chez la lamproie

Chez diverses espèces animales, les informations sensorielles peuvent déclencher la locomotion. Ceci nécessite l’intégration des informations sensorielles par le système nerveux central. Chez la lamproie, les réseaux locomoteurs spinaux sont activés et contrôlés par les cellules réticulospinales (RS), système descendant le plus important. Ces cellules reçoivent des informations variées provenant notamment de la périphérie. Une fois activées par une brève stimulation cutanée d’intensité suffisante, les cellules RS produisent des dépolarisations soutenues de durées variées impliquant des propriétés intrinsèques calcium-dépendantes et associées à l’induction de la nage de fuite. Au cours de ce doctorat, nous avons voulu savoir si les afférences synaptiques ont une influence sur la durée des dépolarisations soutenues et si l’ensemble des cellules RS partagent des propriétés d’intégration similaires, impliquant possiblement les réserves de calcium internes. Dans un premier temps, nous montrons pour la première fois qu’en plus de dépendre des propriétés intrinsèques des cellules réticulospinales, les dépolarisations soutenues dépendent des afférences excitatrices glutamatergiques, incluant les afférences spinales, pour perdurer pendant de longues périodes de temps. Les afférences cutanées ne participent pas au maintien des dépolarisations soutenues et les afférences inhibitrices glycinergique et GABAergiques ne sont pas suffisantes pour les arrêter. Dans un deuxième temps, nous montrons que suite à une stimulation cutanée, l’ensemble des cellules RS localisées dans les quatre noyaux réticulés possèdent un patron d’activation similaire et elles peuvent toutes produire des dépolarisations soutenues dont le maintien ne dépend pas des réserves de calcium internes. Enfin, les résultats obtenus durant ce doctorat ont permis de mieux comprendre les mécanismes cellulaires par lesquels l’ensemble des cellules RS intègrent une brève information sensorielle et la transforment en une réponse soutenue associée à une commande motrice.

Tracés de Proust, itinéraires maternels : la grand-mère dans « À la recherche du temps perdu ».

Le seul vrai livre, pour Proust, est la traduction des impressions perdues dont la trace subsiste dans notre mémoire sensible. Les personnages entrent dans le texte de la Recherche en frappant la sensibilité du héros. Or, « toujours déjà là, » la grand-mère, comme la mère, relève d'une réalité qui ne s'est jamais imprimée, une réalité antérieure à la conscience du narrateur et de ce fait, antérieure au texte. Néanmoins, la grand-mère est une mère qui vieillit et qui meurt. Alors, elle apparaît au narrateur, suivant ainsi le chemin inverse de l'altérité. De présence immédiate pour le héros, il lui faudra devenir autre, une vieille femme étrangère, indéfinie dans son geste vers la mort, afin que le texte lui restitue une première impression. C'est précisément dans cette distance à parcourir, cet itinéraire entre l'immédiateté du départ et la première impression, que la spécificité du personnage de la grand-mère touche à ce que Proust qualifierait lui-même de « névralgie » de son texte. La réalité maternelle, pour devenir objet du style littéraire, doit se plier au trait de l'écrivain. Or, le personnage de mère, telle qu'il est élaboré dans la Recherche, résiste à ce « fléchissement ». Le personnage de grand-mère permet à Proust d'exprimer la réalité de la mère qui se dégrade et qui meurt, une mère que la main du fils devenant écrivain rend malléable.

Caractérisation spatiale des syncytia formés par le couplage des astrocytes du noyau sensoriel principal du nerf trijumeau en fonction de la concentration de calcium extracellulaire.

Le mouvement masticatoire est généré et coordonné par un générateur de patron central (GPC) situé au niveau du pont. Plusieurs résultats antérieurs de notre laboratoire soutiennent que le réseau de neurones à l’origine de la rythmogénèse est situé dans le noyau sensoriel principal du nerf trijumeau (NVsnpr). Ces mêmes expériences révèlent que des diminutions de la concentration calcique extracellulaire ([Ca2+]e) tiennent une place importante dans la génération des bouffées de décharges des neurones de cette région. Notre laboratoire tente de vérifier si la contribution des astrocytes à l’homéostasie de la concentration calcique extracellulaire est impliquée dans la genèse du rythme. Cette étude a pour but la caractérisation spatiale du syncytium astrocytaire au sein du NVsnpr dorsal et l’étude de l’effet de la [Ca2+]e sur les propriétés astrocytaires électrophysiologiques et de connectivité. Nous avons utilisés pour ce faire la technique d’enregistrement par patch-clamp sur une préparation en tranche de tronc cérébral de rat. Nous démontrons ici que la diminution de la [Ca2+]e n’affecte pas les propriétés électrophysiologiques astrocytaires, mais induit une augmentation de la taille du syncytium. De plus, nous établissons l’existence au sein du NVsnpr dorsal d’une organisation anatomofonctionnelle du réseau astrocytaire calquée sur l’organisation neuronale.

Rôle du système du trijumeau dans la locomotion chez le nouveau-né d’opossum (Monodelphis domestica)

L’opossum Monodelphis domestica naît très immature et grimpe sans aide de la mère, du sinus urogénital à une mamelle où il va s’attacher pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers la mamelle et les candidats les plus probables sont le toucher, l’équilibre et l’olfaction. Pour tester l’action des différents systèmes sur la motricité chez l’opossum nouveau-né, des régions céphaliques du trijumeau, du vestibulaire et de l’olfaction ont été stimulées électriquement sur des préparations in vitro en comparaison avec une stimulation seuil T (intensité minimale de la stimulation à la moelle épinière cervicale induisant le mouvement des membres antérieurs). Par comparaison, un mouvement similaire était induit par des stimulations à ~2T du ganglion du trijumeau, à ~20 T du complexe vestibulaire, et à ~600 T des bulbes olfactifs. L’étude de l'innervation de la peau faciale et des voies relayant les informations du trijumeau vers la moelle épinière (ME) a été approfondie en utilisant de l’immunohistochimie pour les neurofilament-200 et du traçage rétrograde avec du Texas-Red couplé à des Dextrans Aminés. De nombreuses fibres nerveuses ont été révélées dans le derme de plusieurs régions de la tête. Quelques cellules du ganglion trigéminal projettent à la ME rostrale, mais la majorité projette vers la médulla caudale où se trouvent les neurones secondaires du trijumeau ou des cellules réticulospinales. Les résultats de cette étude indiquent une influence significative des systèmes du trijumeau et du vestibulaire, mais pas de l'olfaction, sur le mouvement des membres antérieurs des opossums nouveau-nés.

Traitement des mélanges par le système trigéminal

Le système trigéminal –tout comme l’olfaction et la gustation– est un sens chimique qui permet la perception des informations chimiosensorielles de notre environnement. Contrairement à l’olfaction et à la gustation, notre connaissance du traitement des mélanges par le système trigéminal est limitée. Nous avons donc utilisé des mélanges de trois agonistes relativement spécifiques à des récepteurs (eucalyptol, agoniste TRPM8; aldéhyde cinnamique, agoniste TRPA1 ; camphre, agoniste TRPV1) et d’une odeur pure (alcool phényléthylique) dans différentes proportions afin de déterminer les dimensions de base de la perception trigéminale. Quatre dimensions principales se sont avérées pertinentes: l’intensité, la sensation de chaleur, la sensation de froid et la douleur. Nous avons utilisé ces dimensions pour étudier la perception de mélanges et de combinaisons dans différentes proportions d’un stimulus qui procure une sensation de froid (eucalyptol) et d’un stimulus qui procure une sensation de chaleur (aldéhyde cinnamique). Les résultats indiquent que les mélanges obtiennent généralement des scores plus élevés que les combinaisons sur les dimensions « intensité », « sensation de chaleur » et « douleur » alors que les combinaisons obtiennent des scores plus élevés sur la dimension « sensation de froid ». Ces résultats suggèrent des interactions spécifiques pour les différentes dimensions de la perception trigéminale. Nous en venons à la conclusion d’un effet d’additivité pour les mélanges sur les dimensions « intensité », « sensation de chaleur » et « douleur » alors que nous observons plutôt un effet de suppression de la perception de froid pour les deux stimuli dans les mélanges, ce qui semble indiquer des interactions particulières pouvant prendre place aux niveaux périphérique ou central.

Le sens du goût chez l'aveugle congénital

Thèse réalisée en collaboration avec le Département de neurosciences et pharmacologie de l'Université de Copenhague, Danemark.

Influence de la mécanoréception faciale sur les comportements moteurs chez l’opossum nouveau-né, Monodelphis domestica

L’opossum nait dans un état très immature, mais rampe avec ses membres antérieurs (MA) de l’orifice urogénital de la mère à une tétine, où il s’attache pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers une tétine et déclencher son attachement. Des expériences précédentes ont montré que le système du trijumeau, dont dépend l’innervation somesthésique du museau, influence les mouvements précoces des MA. Le présent projet vise à déterminer si les mécanorécepteurs faciaux sont fonctionnels et exercent une influence sur les MA. On s’intéresse particulièrement aux cellules de Merkel, un mécanorécepteur épidermique innervé par des fibres à adaptation lente de type I (SA I). Ces cellules ont été localisées sur le pourtour du museau de l’opossum nouveau-né en utilisant un traceur cellulaire, l’AM1-43. Nous avons analysé les réponses musculaires des MA consécutives à l’application de forces calibrées au museau sur des préparations in vitro. Ces réponses sont bilatérales et simultanées, très variables, et leur intensité augmente avec la force de la stimulation. Lors de stimulations répétitives pendant 60 min, les réponses diminuent avec le temps. Le retrait de la peau faciale abolit presque ces réponses. De plus, l’application d’un antagoniste des récepteurs métabotropiques du glutamate, qui affecte l’activité des fibres SA I, ou d’un antagoniste des récepteurs purinergiques les diminue fortement, suggérant une participation des cellules de Merkel. Ces résultats soutiennent que le sens du toucher facial relayé par le système du trijumeau est fonctionnel chez l’opossum nouveau-né et qu’il pourrait influencer les mouvements des MA.

Dolor neuropático: fisiopatología, diagnóstico y manejo

El dolor neuropático es un tipo de dolor crónico, patológico, que ha perdido el carácter adaptativo del dolor agudo para convertirse en una enfermedad incurable, en un gran porcentaje de los casos, que afecta al paciente, a su familia y a la sociedad. Durante muchos años el Centro Interdisciplinario para Estudio y Alivio del Dolor de la Universidad del Rosario, ha analizado enfermos con neuropatía diabética dolorosa, neuralgia post-herpética, dolor fantasma, neuralgia del trigémino, síndrome doloroso regional complejo, y dolores centrales de diversas etiologías: y las incógnitas más recurrentes han sido: ¿Se estarán haciendo las cosas bien? Y ¿por qué unos pacientes mejoran y otros no? La búsqueda de las respuestas a estos cuestionamientos ha sido la motivación para la presentación de esta obra colectiva en donde se analizan diferentes aspectos del dolor neuropático, como son: la neurobiología del dolor neuropático, los medicamentos para el manejo del dolor, las neuropatías por tratamiento y los distintos síndromes relacionados con el dolor , entre otros.

Effect of viral load on the outcome of herpes zoster

Varicella-zoster virus (VZV) is a member of the Herpesviridae family, primary infection with which causes varicella, more commonly known as chicken pox. Characteristic of members of the alphaherpesvirus subfamily, VZV is neurotropic and establishes latency in sensory neurons. Reactivation of VZV causes herpes zoster, also known as shingles. The most frequent complication following zoster is chronic and often debilitating pain called postherpetic neuralgia (PHN), which can last for months after the disappearance of a rash. During episodes of acute zoster, VZV viremia occurs in some, but not all, patients; however, the effect of the viral load on the disease outcome is not known. Here we describe the development of a highly specific, sensitive, and reproducible real-time PCR assay to investigate the factors that may contribute to the presence and levels of baseline viremia in patients with zoster and to determine the relationship between viremia and the development and persistence of PHN. VZV DNA was detected in the peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of 78% of patients with acute zoster and in 9% of healthy asymptomatic blood donors. The presence of VZV in the PBMCs of patients with acute zoster was independently associated with age and being on antivirals but not with gender, immune status, extent of rash, the age of the rash at the time of blood sampling, having a history of prodromal pain, or the extent of acute pain. Prodromal pain was significantly associated with higher baseline viral loads. Viral load levels were not associated with the development or persistence of PHN at 6, 12, or 26 weeks.

Persistence of varicella-zoster virus viraemia in patients with herpes zoster.

BACKGROUND: Herpes zoster is caused by the reactivation of varicella-zoster virus from sensory neurons. The commonest complication following zoster is chronic pain termed post herpetic neuralgia. OBJECTIVES: To investigate the dynamics of VZV viraemia and viral load following the resolution of zoster and its relationship to PHN development. STUDY DESIGN: Blood samples were collected at baseline, 1 month, 3 months and 6 month from a prospective study of 63 patients with active zoster. Quantification of VZV DNA in whole blood was performed using a real-time PCR assay. RESULTS: During acute zoster, all patients had detectable VZV DNA in their blood. VZV DNA remained detectable in the blood of 91% of patients at 6 months although levels declined significantly (p<0.0001). A history of prodromal symptoms (p=0.005) and severity of pain at baseline (p=0.038) as well as taking antivirals (p=0.046) and being immunocompromised (p=0.043) were associated, with longer time to recovery from PHN. Viral DNA loads were consistently higher in patients with risk factors for PHN and higher viral DNA loads over time were associated with longer time to recovery (p=0.058 overall and 0.038 in immunocompetent). CONCLUSIONS: Based on these observations we hypothesise that VZV replication persists following acute shingles and that higher viral DNA loads contribute to the risk factors for PHN.

Localization and function of the Kv3.1b subunit in the rat medulla oblongata: focus on the nucleus tractus solitarii

The voltage-gated potassium channel subunit Kv3.1 confers fast firing characteristics to neurones. Kv3.1b subunit immunoreactivity (Kv3.1b-IR) was widespread throughout the medulla oblongata, with labelled neurones in the gracile, cuneate and spinal trigeminal nuclei. In the nucleus of the solitary tract (NTS), Kv3.1b-IR neurones were predominantly located close to the tractus solitarius (TS) and could be GABAergic or glutamatergic. Ultrastructurally, Kv3.1b-IR was detected in NTS terminals, some of which were vagal afferents. Whole-cell current-clamp recordings from neurones near the TS revealed electrophysiological characteristics consistent with the presence of Kv3.1b subunits: short duration action potentials (4.2 +/- 1.4 ms) and high firing frequencies (68.9 +/- 5.3 Hz), both sensitive to application of TEA (0.5 mm) and 4-aminopyridine (4-AP; 30 mum). Intracellular dialysis of an anti-Kv3.1b antibody mimicked and occluded the effects of TEA and 4-AP in NTS and dorsal column nuclei neurones, but not in dorsal vagal nucleus or cerebellar Purkinje cells (which express other Kv3 subunits, but not Kv3.1b). Voltage-clamp recordings from outside-out patches from NTS neurones revealed an outward K(+) current with the basic characteristics of that carried by Kv3 channels. In NTS neurones, electrical stimulation of the TS evoked EPSPs and IPSPs, and TEA and 4-AP increased the average amplitude and decreased the paired pulse ratio, consistent with a presynaptic site of action. Synaptic inputs evoked by stimulation of a region lacking Kv3.1b-IR neurones were not affected, correlating the presence of Kv3.1b in the TS with the pharmacological effects.

Neurogenic responses mediated by vanilloid receptor-1 (TRPV1) are blocked by the high affinity antagonist, iodo-resiniferatoxin

(1) Stimulation of the vanilloid receptor-1 (TRPV1) results in the activation of nociceptive and neurogenic inflammatory responses. Poor specificity and potency of TRPV1 antagonists has, however, limited the clarification of the physiological role of TRPV1. (2) Recently, iodo-resiniferatoxin (I-RTX) has been reported to bind as a high affinity antagonist at the native and heterologously expressed rat TRPV1. Here we have studied the ability of I-RTX to block a series of TRPV1 mediated nociceptive and neurogenic inflammatory responses in different species (including transfected human TRPV1). (3) We have demonstrated that I-RTX inhibited capsaicin-induced mobilization of intracellular Ca(2+) in rat trigeminal neurons (IC(50) 0.87 nM) and in HEK293 cells transfected with the human TRPV1 (IC(50) 0.071 nM). (4) Furthermore, I-RTX significantly inhibited both capsaicin-induced CGRP release from slices of rat dorsal spinal cord (IC(50) 0.27 nM) and contraction of isolated guinea-pig and rat urinary bladder (pK(B) of 10.68 and 9.63, respectively), whilst I-RTX failed to alter the response to high KCl or SP. (5) Finally, in vivo I-RTX significantly inhibited acetic acid-induced writhing in mice (ED(50) 0.42 micro mol kg(-1)) and plasma extravasation in mouse urinary bladder (ED(50) 0.41 micro mol kg(-1)). (6) In in vitro and in vivo TRPV1 activated responses I-RTX was approximately 3 log units and approximately 20 times more potent than capsazepine, respectively. This high affinity antagonist, I-RTX, may be an important tool for future studies in pain and neurogenic inflammatory models.

Forebrain projections to brainstem nuclei involved in the control of mandibular movements in rats

Mandibular movements occur through the triggering of trigeminal motoneurons. Aberrant movements by orofacial muscles are characteristic of orofacial motor disorders, such as nocturnal bruxism (clenching or grinding of the dentition during sleep). Previous studies have suggested that autonomic changes occur during bruxism episodes. Although it is known that emotional responses increase jaw movement, the brain pathways linking forebrain limbic nuclei and the trigeminal motor nucleus remain unclear. Here we show that neurons in the lateral hypothalamic area, in the central nucleus of the amygdala, and in the parasubthalamic nucleus, project to the trigeminal motor nucleus or to reticular regions around the motor nucleus (Regio h) and in the mesencephalic trigeminal nucleus. We observed orexin co-expression in neurons projecting from the lateral hypothalamic area to the trigeminal motor nucleus. In the central nucleus of the amygdala, neurons projecting to the trigeminal motor nucleus are innervated by corticotrophin-releasing factor immunoreactive fibers. We also observed that the mesencephalic trigeminal nucleus receives dense innervation from orexin and corticotrophin-releasing factor immunoreactive fibers. Therefore, forebrain nuclei related to autonomic control and stress responses might influence the activity of trigeminal motor neurons and consequently play a role in the physiopathology of nocturnal bruxism.

PAR(2) and Temporomandibular Joint Inflammation in the Rat

The proteinase-activated receptor 2 (PAR(2)) is a putative therapeutic target for arthritis. We hypothesized that the early pro-inflammatory effects secondary to its activation in the temporomandibular joint (TMJ) are mediated by neurogenic mechanisms. Immunofluorescence analysis revealed a high degree of neurons expressing PAR(2) in retrogradely labeled trigeminal ganglion neurons. Furthermore, PAR(2) immunoreactivity was observed in the lining layer of the TMJ, co-localizing with the neuronal marker PGP9.5 and substance-P-containing peripheral sensory nerve fibers. The intra-articular injection of PAR(2) agonists into the TMJ triggered a dose-dependent increase in plasma extravasation, neutrophil influx, and induction of mechanical allodynia. The pharmacological blockade of natural killer 1 (NK(1)) receptors abolished PAR(2)-induced plasma extravasation and inhibited neutrophil influx and mechanical allodynia. We conclude that PAR(2) activation is proinflammatory in the TMJ, through a neurogenic mechanism involving NK(1) receptors. This suggests that PAR(2) is an important component of innate neuro-immune response in the rat TMJ.

Participation of peripheral tachykinin NK(1) receptors in the carrageenan-induced inflammation of the rat temporomandibular joint

Temporomandibular disorders represent one of the major challenges in dentistry therapeutics. This study was undertaken to evaluate the time course of carrageenan-induced inflammation in the rat temporomandibular joint (TMJ) and to investigate the role of tachykinin NK(1) receptors. Inflammation was induced by a single intra-articular (i.art.) injection of carrageenan into the left TMJ (control group received sterile saline). Inflammatory parameters such as plasma extravasation, leukocyte influx and mechanical allodynia (measured as the head-withdrawal force threshold) and TNF alpha and IL-1 beta concentrations were measured in the TMJ lavages at selected time-points. The carrageenan-induced responses were also evaluated after treatment with the NK(1) receptor antagonist SR140333. The i.art. injection of carrageenan into the TMJ caused a time-dependent plasma extravasation associated with mechanical allodynia, and a marked neutrophil accumulation between 4 and 24 h. Treatment with SR140333 substantially inhibited the increase in plasma extravasation and leukocyte influx at 4 and 24 h, as well as the production of TNF alpha and IL-1 beta into the joint cavity, but failed to affect changes in head-withdrawal threshold. The results obtained from the present TMJ-arthritis model provide, for the first time, information regarding the time course of this experimental inflammatory process. In addition, our data show that peripheral NK(1) receptors mediate the production of both TNF alpha and IL-1 beta in the TMJ as well as some of the inflammatory signs, such as plasma extravasation and leukocyte influx, but not the nociceptive component. 2008 European Federation of Chapters of the International Association for the Study of Pain. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.