Analyses histologiques : évaluation de la taille de la lésion et vérification de l’emplacement des électrodes dans le thalamus

Coloration au crésyl violet

Figure 2.29 : Illustration de coupes de cerveau d’un même animal, colorées avec du crésyl violet mettant en évidence l’emplacement des électrodes dans le thalamus et plus précisément dans le VPL. Le thalamus est

Coloration au TTC

La taille de la lésion ischémique représente 29 %±7 % du cerveau total et 56 %±12 % de l’hémisphère droit à J1. À J7, la taille de la lésion constitue 25 % du cerveau total et 53 % de l’hémisphère droit (Figure 2.30).

Figure 2.30 : Illustration de coupes de cerveau colorées avec du TTC mettant en évidence la taille de la lésion sur un rat sacrifié un jour (J1) et un autre 7 jours (J7) après la MCAo-r.

D’un point de vu qualitatif, nous pouvons voir que la lésion cérébrale affecte le cortex somatosensoriel et une partie du striatum (Figure 2.31.A). Nous pouvons également constater que le thalamus n’est pas affecté par l’ischémie aussi bien à J1 qu’à J7 (Figure 2.31.B).

Figure 2.31 : Illustration de quelques structures cérébrales touchées par l’ischémie cérébrale induite par la MCAo-r. D’après l’atlas de Paxinos & Watson, 2006, nous pouvons constater que (A) le noyau caudé (striatum)

et l’aire somatosensorielle primaire de la patte antérieure gauche (S1 – PAG) sont affectés par l’ischémie aussi bien à J1 qu’à J7. En revanche,(B) le thalamus semble intact.

3.4 Discussion de l’étude n°2

L’action inhibitrice des afférences métabosensibles sur la régulation des réflexes somatiques est perturbée après l’ischémie cérébrale.

Cette étude rapporte que l’action des afférences musculaires des groupes III et IV peut être modifiée au niveau de la moelle épinière suite à une ischémie cérébrale confirmant l’hypothèse mise en avant dans l’étude n°1 (Pin-Barre et al., 2014). Ce phénomène a été mis en évidence en montrant que ces afférences ne régulent plus l’activité des réflexes somatiques après l’ischémie car leur activation entraîne une moindre diminution de l’amplitude du réflexe. Nous avons suggéré que cette perturbation de l’action des afférences pourrait provenir d’une modification de la réponse de ces afférences à leurs stimuli chimiques. Or, ce travail démontre que la réponse des afférences n’est pas modifiée dans la phase aigüe de l’ischémie cérébrale lorsque leurs activateurs chimiques spécifiques sont appliqués. Bien que l’atrophie musculaire et le changement de myotypologie ne sont visibles qu’à partir de quelques jours après une ischémie cérébrale (Chang et al., 2010), les mesures effectuées à 7 jours ne montrent pas de différence par rapport à J1. Pourtant, l’atrophie musculaire et les modifications de la myotypologie peuvent jouer sur l’activité des afférences musculaires métabosensibles (Mancini et al., 1992). Il semblerait donc que la première semaine reste encore trop précoce pour déceler une éventuelle différence au niveau de la réponse des afférences musculaires. Il pourrait alors être envisagé que la réponse des afférences soit perturbée dans une phase plus tardive comme cela a été vu après un infarctus du myocarde chez le rat (Wang et al., 2010a). De plus, deux études précédentes montrent que la réponse des afférences du groupe III (augmentation) est différente de celle des afférences du groupe IV (diminution) suite à un infarctus de myocarde (Wang et al., 2010a, 2012b). Si les animaux présentant une ischémie cérébrale montre le même profil de réponse qu’après un infarctus du myocarde, cet effet pourrait être masqué dans notre étude car nous avons mesuré

simultanément les afférences des groupes III et IV en réponse à leurs stimuli chimiques communs. Une analyse immunohistologique au niveau des ganglions dorsaux pourrait détecter cette différence (Wang et al., 2010b, 2010a, 2012a; Osteen et al., 2016).

Étant donné que ces fibres sensorielles déchargent de manière similaire à celles des animaux contrôles (Témoins et SHAM), la perturbation des réflexes observée ne semble pas liée à une moindre réponse de ces afférences. Il est donc suggéré que l’action des afférences des groupes III et IV est perturbée au niveau de la transmission synaptique entre les afférences de gros diamètres (groupe Ia) et les motoneurones-α dans la moelle épinière. Il n’est malheureusement pas possible de définir précisément d’où provient cette perturbation, c’est-à-dire, au niveau pré- ou post-synaptique ? Il est suggéré ici avec précaution qu’un changement de l’activité des voies motrices descendantes liée à l’ischémie cérébrale pourrait perturber l’action des afférences métabosensibles au niveau pré-synaptique des afférences Ia

(Iles & Pisini, 1992). D’autres études sont donc nécessaires pour éclaircir ce mécanisme de

régulation. Néanmoins, nos résultats suggèrent que la modification de la régulation induite par les afférences métabosensibles pourrait partiellement expliquée la fatigue précoce observée dans la phase aigue de l’ischémie cérébrale dans le chapitre 1.

D’un point de vue méthodologique, les combinaisons d’agents chimiques injectés (KCl, AL et ATP) activent principalement les afférences musculaires des groupes III et IV car la réponse des afférences est fortement diminuée lorsque le PPADS, un antagoniste des récepteurs P2X, est administré au niveau musculaire. Ce résultat est en accord avec plusieurs études antérieures (Hanna, 2003). Pour nos animaux lésés, il est supposé que les récepteurs P2X ne sont pas affectés par l’ischémie cérébrale puisque les afférences semblent décharger de manière similaire aux animaux contrôles. Par ailleurs, l’amplitude des réflexes n’est plus modifiée par les activateurs chimiques des afférences métabosensibles ce qui renforce dans un premier temps des résultats antérieurs montrant que les afférences métabosensibles sont bien

impliquées dans la régulation des réflexes spinaux (Pettorossi et al., 1999; Laurin et al., 2010,

2016). De plus, la présente étude rajoute que l’activité des récepteurs P2X peut influencer la

régulation des réflexes somatiques spinaux ce qui n’avait jamais été mis en avant à notre connaissance.

L’activation des afférences métabosensibles induit une activité bilatérale du thalamus pour tous les animaux.

Les résultats observés au niveau du thalamus peuvent être considérés comme des résultats préliminaires. Cette étude est la première à montrer une augmentation de la fréquence de décharge dans le VPL du thalamus après une injection spécifique aux afférences des groupes III et IV. De manière surprenante, la réponse observée a fréquemment été bilatérale. Il n’y a pas de point de comparaison direct dans la littérature ce qui rend l’interprétation de ces résultats plus délicate. Nous avions supposé que la réponse aux injections dans le thalamus serait observée au niveau controlatéral à l’injection mais aussi que l’ischémie cérébrale provoquerait une réponse bilatérale. Pour le 2ème point, cela a été observé pour d’autres types de stimulations sensitives reflétant une incapacité des mécanismes de compensation à restaurer une activation latéralisée suite à une stimulation sensitive (Cramer et

al., 1997; Murphy & Corbett, 2009). En revanche, nous avons observé seulement pour

l’injection la plus forte que la réponse du VPL controlatéral est plus importante que celle du côté ipsilatéral chez les témoins uniquement. Ce résultat indique que la réponse est tout de même plus bilatéralisée chez les animaux lésés mais ce résultat est à prendre avec beaucoup de précaution. La réponse des SHAM n’est pas différente de celles des animaux lésés. Ce résultat reste à ce jour difficile à interpréter mais nous suggérons que cela peut être lié à la variabilité des réponses observées dans ce groupe. Il paraît donc important de s’interroger sur la méthodologie employée dans notre étude. Nos expérimentations ont bien montré une

réponse dans le thalamus suite à l’activation des afférences musculaires ce qui n’est pas le cas lorsque du sérum physiologique est injecté. Cependant, il se pourrait que les concentrations soient suffisamment importantes pour solliciter les voies controlatérales mais aussi les voies ipsilatérales qui seraient silencieuses à des concentrations plus faibles. Il faudrait donc vérifier à partir de quelles concentrations la réponse devient bilatérale chez des animaux sains dans un premier temps puis chez des animaux lésés. Cela n’a pas été envisagé au cours de cette étude car nous voulions déjà répondre à la question concernant les mesures du thalamus : est que l’activation des afférences métabosensibles peut être détectée dans le VPL ? Ceci est bien le cas dans notre étude mais il n’est pas possible de détecter de différences (éventuelles) entre les animaux lésés et non-lésés car la variabilité des réponses observées dans le noyau est assez importante. Néanmoins, nos résultats suggèrent que le VPL répond aux stimuli chimiques originaires principalement des muscles squelettiques. D’un point de vue méthodologique, la coloration au crésyl violet des coupes de cerveau montre que les électrodes d’enregistrement sont bien localisées au niveau du VPL du thalamus.

La taille de la lésion n’est pas modifiée entre J1 et J7 quelque soit la méthode de coloration utilisée.

La coloration des tissus cérébraux avec le TTC confirme que l’ischémie cérébrale de 2 h induit une lésion cérébrale reproductible à J1. Ainsi, nous pouvons considérer que les déficits fonctionnels observés ainsi que les perturbations de la réponse du réflexe somatique aux injections chez les animaux lésés sont bien consécutifs à l’ischémie cérébrale. Cependant, la taille de la lésion n’évolue pas entre J1 et J7 ce qui est en accord avec notre 1ère étude (Pin-

Barre et al., 2014).Par ailleurs, le thalamus ne présente pas d’atteinte tissulaire, contrairement

au complexe noyau caudé/putamen (striatum) et au cortex somatosensoriel qui sont communément affectées suite à 2 h de MCAo-r (Carmichael, 2005; Paxinos & Watson, 2006;

Sicard & Fisher, 2009; Popp et al., 2009; Uluç et al., 2011). Étant donné que le volume lésionnel n’évolue pas au cours du protocole, il est suggéré que la récupération fonctionnelle, dont nous allons discuter maintenant, dépendrait des mécanismes de plasticité (structuraux et fonctionnels) se déroulant, partiellement, en dehors des zones nerveuses directement lésées

(Murphy & Corbett, 2009).

L’ischémie cérébrale induit une perturbation de la sensibilité mécanique de la patte du côté controlésionnel.

L’ischémie cérébrale induit une perte de la sensibilité tactile au niveau de la patte antérieure gauche (parétique) reflétée par une augmentation du temps pour détecter la pastille au niveau de cette patte. L’altération de cette fonction semble maximale 1 jour post- ischémique mais persiste durant 7 jours. Des études précédentes ont mis en avant une extinction tactile en utilisant différemment ce test car le même type de stimulus est appliqué simultanément des 2 côtés. Ils ont montré une incapacité à détecter une stimulation tactile au niveau du coté parétique (Andersen et al., 1991; Modo et al., 2000). De même, l’ischémie cérébrale entraine une augmentation du temps pour retirer la pastille au niveau de la patte parétique chez les animaux du groupe MCAO-J7 démontrant la présence de troubles de la coordination motrice. En revanche, une récupération spontanée progressive est observée tout au long de la semaine post-chirurgie bien que celle-ci reste incomplète.

Concernant la patte antérieure droite (non parétique), les données indiquent des troubles de la sensibilité post-ischémique. Une fois encore, le temps pour détecter la pastille est plus élevé chez les animaux lésés à partir du 1er jour et persiste durant toute la semaine post-MCAo-r. Une altération de la sensibilité bilatérale est fréquemment relevée dès lors que l’occlusion cérébrale est de 60 min minimum (Freret et al., 2006). Pour terminer, les données du temps de retrait suggèrent des déficits moteurs au niveau de cette patte non-lésée durant les

3 premiers jours suivant l’ischémie cérébrale. En revanche, ces déficits se dissipent à la fin de la semaine.

La perte de sensibilité tactile chez nos animaux lésés est confirmée par les résultats obtenus avec le test du Von Frey électronique où le seuil à la sensibilité mécanique à la pression au niveau de la patte parétique est augmenté. À notre connaissance, aucune autre étude n’a évaluée la sensibilité mécanique à la pression à partir du Von Frey électronique après une ischémie cérébrale de 2 h au niveau de l’ACM. Ces observations sont en contradiction avec des travaux précédents, où ce test est utilisé pour évaluer l’hypersensibilité tactile et/ou l’allodynie, illustrée par une baisse du seuil mécanique à la pression, dans les modèles de douleurs neuropathiques suite à une ischémie cérébrale globale ou focale du thalamus (Yang et al., 2014; Matsuura et al., 2016a, 2016b). Nos résultats suggèrent donc qu’une lésion induite par la méthode de la MCAo-r ne semble pas causer de douleurs neuropathiques. Ceci semble concorder avec nos résultats en électrophysiologie puisque nous avons montré que la réponse des afférences musculaires des groupes III et IV, conduisant également les informations nociceptives, n’était pas augmentée suite à l’ischémie cérébrale. De même, les résultats obtenus sur le thalamus, connus pour traiter les informations nociceptives, indiquent que ce dernier ne semble ni structurellement ni fonctionnellement affecté par l’ischémie renforçant encore nos observations faites sur le test du Von frey.

En revanche, contrairement aux observations faites avec le test du ruban adhésif, le test du Von Frey n’a détecté aucune perturbation de la sensibilité mécanique de la patte antérieure droite suite à l’ischémie cérébrale. Cela peut être expliqué par le fait que le test du Von Frey permet de mesurer la sensibilité tactile fine (plus précise) et de manière très ciblée alors que l’application de la pastille induit une sensation tactile superficielle et diffuse, plus complexe à détecter. Il est intéressant de souligner que les déficits sensorimoteurs observés dans notre étude ne semblent pas liés à une perturbation de l’activité thalamique dans la phase

aigue de l’ischémie cérébrale car il a été suggéré qu’une lésion indirecte du thalamus contribuerait modérément aux déficits sensorimoteurs seulement sur le long terme (Freret et

al., 2006).