Fibromyalgie et neuro-imagerie cérébrale

Apport de la Neuro-Imagerie Fonctionnelle Cérébrale (NIFC) à la compréhension de la Fibromyalgie (FMS)

Introduction :

Le FMS est défini depuis 1990 par des critères de l’American College of Rheumatology (ACR) comme un état douloureux musculosquelettique spontané diffus bilatéral évoluant depuis plus de 3 mois associé à la présence de minimum 11 points tendinomusculaires d’examen sur 18 sites répertoriés.

Cette définition a permis des études épidémiologiques qui ont validé rétrospectivement ces critères de classification. Le FMS est retrouvé dans 2 % de la population des USA (2) et d’après une étude récente estimée à 4,34 % en France avec une prédominance féminine de 80 %.

Bien que reconnu comme entité syndromique par la WHO (OMS)  depuis 1992 dans sa 10ème révision de la classification internationale des maladies (CIM) au chapitre des maladies rhumatismales non articulaires de cause inconnue sous le code alphanumérique M79-0, le FMS fait l’objet de controverses quant à son existence même.

La critique fibrosceptique a stimulé la vingtaine d’équipes qui travaillent depuis un peu plus de 10 ans sur la cartographie anatomique et fonctionnelle de la douleur.

Les progrès considérables de la NIFC ont permis de prouver la réalité de la douleur des patients FMS et de proposer une nouvelle compréhension de ce syndrome sous l’angle des neurosciences .

Les Moyens Techniques de la NIFC 

La NIFC regroupe les moyens permettant d’obtenir des images de l’activité cérébrale (fonction) couplés à des examens de cartographie anatomique du cerveau (Tomodensitométrie ou IRM structurale à protons).  

A l’heure actuelle, il existe 3 outils principaux : IRM f, TEP, TESP.

IRM f :  Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire fonctionnelle :                                      

* traceur: taux d’O2 sérique régional,
* mesure indirecte par anticipation métabolique du DSCr (débit sanguin cérébral régional ) : effet BOLD (blood level oxygen dépendent ).
* très bonne  résolution spatiale et temporelle 
* pas de mesure quantitative précise du DSCr. Pas de mesure du débit de ligne de base.

- PET-Scan : Tomographie par émissions de positons  (TEP)                             
- SPECT : Tomographie par émission simple de photons  (TESP)                                      

* 2 techniques d’imageries fonctionnelles utilisant un traceur radioactif par voie intraveineuse ou par inhalation mesurant directement le DSCr
* la PET est  plus précise que la  SPECT et pour la PET il est possible d’ étudier le métabolisme du glucose dans les neurones. Il existe un plus grand choix de traceurs pour la PET (11 C dynorphine  pour les récepteurs endogènes opioïdes p ex).
* Images co-enregistrées avec les images d’IRM anatomique du  cerveau.
* Possibilité de DSCr de ligne de base (repos).

La douleur chronique

La douleur chronique comporte 2 composantes:

Somato-sensorielle
Affectivo-émotionnelle

La théorie initiale   d’un traitement parallèle de la gestion des 2 composantes de la douleur chronique par des régions distinctes du cerveau a vécu  …on parle maintenant de matrice neuronale.

La matrice neuronale de la douleur regroupe un:ensemble de  régions du cerveau  impliquées dans le traitement de la douleur provoquée. La NIFC  a identifié :

Aires corticales somatosensitives controlatérales primaires et secondaires : S1 S2
Cortex cingulaire antérieur : CCA
Insula antérieure : IA
Thalamus : Th

Anomalies dans le syndrome de fibromyalgie ( FMS)

Les premières études en SPECT  ont retrouvé :

Une diminution au repos des DSCr dans le thalamus  et le  noyau caudé

Les études suivantes en IRM f ont démontré :

Une augmentation des DSCr et un recrutement spatial plus étendu des régions du traitement de la douleur à la pression lors de stimuli répétés par rapport aux témoins en RMI f.

Ces Aires recrutées pour  la gestion de la douleur nociceptive dans le FMS sont  celles de la matrice neuronale  de la douleur provoquée (thermique ,mécanique,électrique). On constate une activation anormale :

des régions (controlatérales aux stimuli) primaires et secondaires du cortex somatosensoriel (S1 et S2) du lobe pariétal
du cortex cingulaire antérieur (ACC)
de l’insula antérieure (IA)
et du  thalamus (Th)

Un réseau a été identifié mais les fonctions de chaque région restent  mal déterminées en raison des limites temporelles et surtout spatiales  de l’IRM f

S1 S2 ont un rôle certain dans la discrimination algique (versant sensoriel ) : localisation, intensité, type de la douleur
CCA: aire associée au caractère affectif de la douleur par son appartenance  au système limbique (versant affectif).

IA: intègre les signaux nociceptifs dans les émotions et la mémoire (identification de la menace potentielle par la douleur perçue )
IA et CCA : sont impliquées dans la bascule  attentionnelle - réponse motrice (comportement d’alerte –action : « geste ou parole »)
Th : véritable «  gare de  triage neurosensoriel » et  porte d’entrée du cortex supérieur : thalamus latéral vers le  cortex pariétal somatosensitif ,thalamus médial vers le  cortex préfrontal.

L’activation de certaines de ces structures pendant l’anticipation et l’évocation mentale volontaire de la douleur suggère qu’elles sont impliquées dans la représentation de la douleur, même en absence de stimulation nociceptive.

Le champ des découvertes reste très vaste avec démonstration récente en éléctrophysiologie cérébrale couplée à L’IRM du rôle essentiel de l’attention  à un stimulus répété pour la perception même de celui-ci .

IRM f : vues sagittales

 IRM f : vues coronales

   

 IRM f : vues axiales

Dans l’avenir l’ IRM 3D anatomique et fonctionnelle  en champ magnétique  intense  
( Neurospin°)   permettra d’analyser le fonctionnement cérébral  à l’échelon de l’unité fonctionnelle   de groupes de neurones et de mieux cartographier les  zones fonctionnelles .

L’IRM  de diffusion utilisant les mouvements browniens de l’eau permettra de mieux identifier les connexions intracérébrales …                                               

L’avenir est  à la connaissance  intime du fonctionnement cérébral.

Syndrome dépressif (SD)

La dépression ou le pessimisme peuvent augmenter  l’activité neuronale du CCA et de l’IA  (versant affectif et émotionnel de la douleur  ) et altérer la perception douloureuse mais n’ont pas d’effet sur le versant somatosensoriel S1 S2.

Les études d’imagerie cérébrale ont aussi démontré que les patients atteints de dépressions sévères ont  une diminution du volume des deux hippocampes et du  cortex préfrontal  .Cette atrophie pourrait être due à une perte neuronale induite par les épisodes récurrents de dépression. Il semblerait même que le degré d’atrophie de l’hippocampe soit proportionnel à la somme des durées des épisodes de dépression (véritable « cicatrice anatomique » de chaque épisode dépressif ),

les dépressions qui sont traitées rapidement n’entraînent pas cette diminution du volume de l’hippocampe et du cortex préfrontal.

Bien que la dépression amène une diminution globale de l’activité cérébrale,  certaines régions  sont particulièrement touchées par cette baisse d’activité, c’est  le cortex préfrontal gauche qui montre le plus de signe de faiblesse. Le cortex préfrontal gauche pourrait chez la personne normale contribuer à inhiber les émotions négatives générées par des structures limbiques comme les amygdales qui montrent une activité anormalement élevée chez les patients en dépression. Une activité qui diminue d’ailleurs chez les personnes qui répondent positivement à un traitement aux antidépresseurs. Et lorsque cette hyperactivité de l’amygdale demeure élevée malgré les traitements, elle est alors associée à des fortes possibilités de rechute dans la dépression

Les deux moitiés du cortex préfrontal semblent aussi avoir des fonctions spécialisées, le cortex préfrontal gauche étant impliqué dans l’établissement de sentiments positifs, et le droit dans celui de sentiment négatifs.

FMS et SD

Il n’existe pas de  différence des activations neuronales  lors d’expériences de douleurs provoquées  dans les sous groupes FMS avec syndrome dépressif et FMS sans SD.

La dépression n’influence pas la douleur à la pression ressentie par les personnes souffrant de fibromyalgie.

Conclusion

La NIFC a permis d’apporter les preuves objectives de l’hyperalgésie   à la pression  et de la réalité de la douleur diffuse chronique  des patientes fibromyalgiques. La douleur ressentie  à la pression est  indépendante d’un état de dépression.

Les anomalies cérébrales (intégration de la douleur) n’objectivent qu’un des mécanismes des dérèglements nociceptifs constatés dans la  Fibromyalgie à côté des anomalies des voies ascendantes facilitatrices (transmission )du  système spino-(réticulo)-thalamique et des anomalies des voies descendantes inhibitrices (modulation) :
 hypothalamus, substance grise périacqueducale, raphé magnus, cordon postérieur médullaire dorsal, neuromédiateurs : 5-HTP, NA  et opioïdes endogènes.

Le FMS  apparaît donc comme l’expression somatique d’un désordre des voies  de la douleur nociceptive  déclenché par un stress physique ou psychologique sur un terrain prédisposé génétique ou acquis.

Cependant la neuro-imagerie fonctionnelle cérébrale ne présente pas de sensibilité et de spécificité suffisante pour envisager une utilisation diagnostic individuelle.

Bibliographie

(1) American College of Rheumatology  .Criteria for the Classification of Fibromyalgia. Arthritis Rheum.1990 33: 160–172
Official definition for FMS syndrome. Subsequently expanded in 1992 by the Copenhagen Declaration: Consensus Document on Fibromyalgia (Copenhagen Declaration 1992)  .
(2) Wolfe F., Ross K. et al. The prevalence and characteristics of fibromyalgia in the general population. Arthritis Rheum. 1995 ; 38 : 19-28
(2) Branco J.C., Saraiva F. et al. Fibromyalgia Syndrom : A european epidemiological survey. Abstract Sat. 0452 Eular 2005
(3) P.Cathebras  . La fibromyalgie doit-elle passer le siècle ? (Fibromyalgia , can it last the century ) Rev.Med.Interne (Paris ) , 2000 ,21 :377-9
(4) G.E.Erlich  . Pain is real,fibromyalgia isn’t ? J.Rheumatol. , 2003, 30:1666-7
(5) N.M.Hadler .Fibromyalgia and the medicalization of misery . J.Rheumatol ,2003, 30: 1668-70
(6) D.L.Goldenberg .Fibromyalgia: to diagnose or not .Is that still the question ? J.Rheumatol ,2004,, 31:633-5
(7) D.A.Gordon .Fibromyalgia: real or imagined ?  J.Rheumatol ,2004, 31: 173
(8) R.Peyron, L.García-Larrea , B.Laurent . Functional imaging of brain responses to pain. A review . Neurophysiol Clin ,2000 : 30: 263-288.
(9)  B. Laurent, R. Peyron. Intégration corticale de la douleur :apports de l’imagerie . Dossier, La lettre de l’institut Upsa de la douleur , Juin 2002 N° 17
(10) Mountz JM, Bradley LA, Modell JG, Alexander RW, Triana-Alexander M, Aaron LA et al. Fibromyalgia in women. Abnormalities of regional cerebral blood flow in the thalamus and the caudate nucleus are associated with low pain threshold levels. Arthritis & Rheumatism 1995; 38(7):926-938.
(11) Gracely RH, Petzke F, Wolf JM, Clauw DJ. Functional magnetic resonance imaging evidence of augmented pain processing in fibromyalgia. Arthritis and Rheumatism 2002; 46(5):1333-1343.
(12) Gracely RH, Geisser ME, Giesecke T, Grant MA, Petzke F, Williams DA et al. Pain catastrophizing and neural responses to pain among persons with fibromyalgia. Brain 2004; 127(Pt 4):835-843.
(13) Cook D et coll. Functional Imaging of Pain in patients with primary Fibromyalgia,J.Rheumatol 2004,31(2):364-78
(14) Casey KL, Minoshima S, Berger KL, Koeppe RA, Morrow TJ, Frey KA. Positron emission tomographic analysis of cerebral structures activated specifically by repetitive noxious heat stimuli. Journal of Neurophysiology 1994; 71(2):802-807.
(15) Davis KD, Kwan CL, Crawley AP, Mikulis DJ. Functional MRI study of thalamic and cortical activations evoked by cutaneous heat, cold, and tactile stimuli. Journal of Neurophysiology 1998; 80(3):1533-1546.
(16) Coghill RC, Sang CN, Maisog JM, Iadarola MJ. Pain intensity processing within the human brain: A bilateral, distributed mechanism. Journal of Neurophysiology 1999; 82(4):1934-1943.
(17) Bornhovd K, Quante M, Glauche V, Bromm B, Weiller C, Buchel C. Painful stimuli evoke different stimulus-response functions in the amygdala, prefrontal, insula and somatosensory cortex: a single-trial fMRI study. Brain 2002; 125(Pt 6):1326-1336.
(18) C.A.Porro , P.Baraldi , G.Pagnoni ,M.Serafini , P.Facchin , M.Maieron,P.Nichelli . Does anticipation of pain affect cortical nociceptive systems? J.Neurosci., 2002 22,3206-3214.
(19) S. Dehaene, M. Kergsberg, J. P. Changeux. A neuronal model of a global workspace in effortful cognitive tasks. {Proceedings of the National Academy of Sciences USA}, 95:14529-14534, 1998.
(20) S. Dehaene, C.Sergent, J.P.Changeux. A neuronal network model linking subjective reports and objective physiological data during conscious perception. {Proceedings of the National Academy of Sciences USA}, 100:8520-8525, 2003
(21) T.Frool,E.M.Meisenzahl,T.Zetzche. Hippocampal and amygdalo changes in patients with major depressive disorder and healthy control during a 1-year follow up.Journal Clinical Psychiatry,2004,65:492-499
(22) K.Vakili ,S.S. Pillay ,B. Lafer ,M. Fava , P.E.Renshaw , C.M.Bonello-Cintron ,D.A.Yurgelun-Todd .  Hippocampal volume in primary unipolar major depression: a magnetic resonance imaging study. Biol Psychiatry,2000,47:1087–1090.
(23) Giesecke T, Clauw DJ, Grant MAB, Williams DA, Gracely RH. The effect of depression and depressive symptomatology on functional MRI (fMRI) of pain processing in patients with fibromyalgia (FM). Arthritis and Rheumatism 2003; 48(9):S236.
(24) Giesecke T, Clauw DJ, Ambrose KR, Lyden AK, Williams DA, Gracely RH. Does depression influence mechanical hyperalgesia/allodynia in patients with fibromyalgia (FM)? Arthritis and Rheumatism 2003; 48(9):S86.
(25) Tracey I., Ploghaus A., Gati J., Clare S., Smith S., Menon R., , Matthews M. Imaging Attentional Modulation of Pain in the Periaqueductal Gray in Humans. The Journal of Neuroscience, 2002,22 (7) :2748–2752
(26) Petrovic P., Kalso E., Petersson K.M., Ingvar M. Placebo and Opioid Analgesia – Imaging a Shared Neuronal Network. Science express report 2002. 2/10.1126.
(27) T.D.Wager,J.K.Rilling,E.E.Smith,A.Sokolok,K.L.Casey,R.J.Davidson, S.M.Kosslyn,R.M.Rose,J.D.Cohen. . Placebo:induced changes in MRI in the anticipation and experience of pain.Science,2004,vol 303
(28) S.Bantick , R.Wise , A.Plohaus ,S.Clare,I.Tracey . Imagine how attention modulates pain in humans using functional MRI. Brain 2002, 125, 310-319
(29) P.Rainville et al. L’expérience douloureuse et sa modulation cognitive : apport de l’imagerie cérébrale fonctionnelle. Quatrième Conférence Internationale de l’Institut UPSA de la Douleur. Montpellier, 19 novembre 2004

Dr Jean-François MARC Rhumatologue

Source : http://www.labrha.com/fibromyalgie-neuro-imagerie.aspx