Pour la première fois, des chercheurs ont enregistré des données liées à la douleur provenant de l’intérieur du cerveau d’individus souffrant de troubles de la douleur chronique causés par un accident vasculaire cérébral ou une amputation (douleur du membre fantôme). Un objectif longtemps recherché a été de comprendre comment la douleur est représentée par l’activité cérébrale et comment moduler cette activité pour soulager la douleur chronique. Les données ont été collectées pendant des mois pendant que les patients étaient à la maison, et elles ont été analysées à l’aide d’outils d’apprentissage automatique. Ce faisant, les chercheurs ont identifié une zone du cerveau associée à la douleur chronique et des biomarqueurs objectifs de la douleur chronique chez des patients individuels.
Ces résultats, qui représentent une première étape vers le développement de nouvelles méthodes de suivi et de traitement de la douleur chronique, ont été publiés dans Neurosciences naturelles et financé par l’initiative Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) des National Institutes of Health et l’initiative Helping to End Addiction Long-term Initiative, ou NIH HEAL Initiative.
« C’est un excellent exemple de la façon dont les outils de mesure de l’activité cérébrale issus de l’initiative BRAIN ont été appliqués au problème de santé publique important du soulagement de la douleur chronique persistante et sévère », a déclaré Walter Koroshetz, MD, directeur de l’Institut national des troubles neurologiques. et Stroke, qui fait partie du NIH. « Nous espérons que la construction à partir de ces découvertes préliminaires pourrait conduire à des traitements efficaces et non addictifs de la douleur. »
La douleur chronique est l’une des causes les plus importantes d’invalidité dans le monde. La douleur neuropathique est causée par des dommages au système nerveux lui-même. Cela se produit le plus souvent en raison d’une lésion des nerfs de notre corps, mais pour les personnes de cette étude, on pense que leur douleur provient du cerveau lui-même. Ce type de douleur ne répond pas bien aux traitements actuels et peut être débilitant pour les personnes qui en souffrent.
Quand on y pense, la douleur est l’une des expériences les plus fondamentales qu’un organisme puisse avoir. Malgré cela, il y a encore tellement de choses que nous ne comprenons pas sur le fonctionnement de la douleur. En développant de meilleurs outils pour étudier et potentiellement affecter les réponses à la douleur dans le cerveau, nous espérons offrir des options aux personnes vivant avec des douleurs chroniques. »
Prasad Shirvalkar, MD, Ph.D., professeur agrégé d’anesthésie et de chirurgie neurologique à l’Université de Californie, San Francisco, et auteur principal de l’étude
Traditionnellement, les chercheurs recueillent des données sur la douleur chronique par le biais d’auto-déclarations de personnes vivant avec la maladie. Des exemples de ce type de données comprennent des questionnaires sur l’intensité de la douleur et l’impact émotionnel de la douleur. Cependant, cette étude a également examiné directement les changements dans l’activité cérébrale dans deux régions où l’on pense que les réponses à la douleur se produisent – le cortex cingulaire antérieur (ACC) et le cortex orbitofrontal (OFC) – car les participants ont signalé leurs niveaux actuels de douleur chronique.
« Les études d’IRM fonctionnelle montrent que les régions ACC et OFC du cerveau s’illuminent lors d’expériences sur la douleur aiguë. Nous étions intéressés de voir si ces régions jouaient également un rôle dans la façon dont le cerveau traite la douleur chronique », a déclaré le Dr Shirvalkar. « Nous étions plus intéressés par des questions telles que l’évolution de la douleur au fil du temps et quels signaux cérébraux pourraient correspondre ou prédire des niveaux élevés de douleur chronique ? »
Quatre participants, trois souffrant de douleur post-AVC et un souffrant de douleur du membre fantôme, ont été implantés chirurgicalement avec des électrodes ciblant leur ACC et OFC. Plusieurs fois par jour, chaque participant a été invité à répondre à des questions sur la façon dont il évaluerait la douleur qu’il ressentait, y compris la force, le type de douleur et la façon dont son niveau de douleur le faisait se sentir émotionnellement. Ils lanceraient ensuite un enregistrement cérébral en cliquant sur un dispositif de télécommande, qui fournirait un instantané de l’activité dans l’ACC et l’OFC à ce moment précis. À l’aide d’analyses d’apprentissage automatique, l’équipe de recherche a pu utiliser l’activité dans l’OFC pour prédire l’état de douleur chronique des participants.
Dans une étude distincte, les chercheurs ont examiné comment l’ACC et l’OFC répondaient à la douleur aiguë, causée par l’application de chaleur sur des zones du corps des participants. Chez deux des quatre patients, l’activité cérébrale pouvait à nouveau prédire les réponses à la douleur, mais dans ce cas, l’ACC semblait être la région la plus impliquée. Cela suggère que le cerveau traite différemment la douleur aiguë par rapport à la douleur chronique, bien que d’autres études soient nécessaires étant donné que les données de seulement deux participants ont été utilisées dans cette comparaison.
Cette étude représente une première étape vers la découverte des modèles d’activité cérébrale qui sous-tendent notre perception de la douleur. L’identification d’une telle signature de la douleur permettra le développement de nouvelles thérapies capables de modifier l’activité cérébrale pour soulager la souffrance due à la douleur chronique. L’avantage le plus immédiat pourrait être d’éclairer les études en cours sur HEAL et BRAIN pour utiliser la stimulation cérébrale profonde (DBS) pour traiter la douleur chronique. Les travaux en cours et futurs impliquant davantage de participants seront essentiels pour déterminer si différentes conditions de douleur partagent l’activité OFC observée chez ces patients ou comment les signatures diffèrent entre les personnes souffrant de différentes conditions de douleur.
Des approches plus modernes de la DBS qui affinent la stimulation en fonction des biomarqueurs d’activité du cerveau ont été utilisées pour traiter avec succès certains troubles cérébraux, notamment la maladie de Parkinson et le trouble dépressif majeur, mais ces succès ont nécessité des biomarqueurs cérébraux bien établis. Pour des conditions telles que la douleur chronique, l’identification de biomarqueurs en est à ses débuts.
Des traitements efficaces et non addictifs pour les douleurs chroniques sont l’un des principaux objectifs des efforts de l’initiative NIH HEAL visant à trouver des solutions scientifiques pour endiguer la crise de santé publique des opioïdes. Les résultats sont une étape clé pour identifier des biomarqueurs spécifiques à la douleur en vue de personnaliser la gestion de la douleur pour les individus, conduisant au développement de nouvelles technologies et avancées pour mieux comprendre le circuit cérébral, une composante majeure de l’initiative NIH BRAIN.
Cette étude a été financée par l’initiative BRAIN (UH3NS109556), l’initiative NIH HEAL (UH3NS115631) et la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
