Hyperalgésie induite par les opioïdes : intérêt du monitorage du tonus parasympathique chez l'homme et étude des mécanismes moléculaires de désensibilisation et de tolérance in vitro et chez la souris

Abstract

The use of opioids is associated with tolerance and induced hyperalgesia (OIH). Tolerance and OIH occur with all opioids and have been demonstrated both, in animals and in humans and are likely to be dose-dependent. The underlying mechanisms are complex and partially known. Remifentanil and sufentanil are the most used opioids in France in anesthesia and intensive care. Their use is associated with OIH that increases postoperative pain and may be responsible for persistent pain. In anesthetized patients, nociceptive stimuli are still detected according to clinical signs of sympathetic activation. These signs lack sensitivity and specificity and lead to underdosing or overdosing opioids. Recently, the analgesia nociception index (ANI), has been proposed as surrogate marker of nociception. The ANI reflects the parasympathetic tone and thus may allow anesthetists to better adapt the opioid dosage. In this thesis, we first evaluated the sensitivity and specificity of ANI to detect nociceptive stimuli, and showed that it better detects them than do clinical signs or than other currently available monitoring tools. Subsequently, we validated the ability of the ANI to adequately guide the intraoperative dosing of remifentanil in different clinical setting.After acute and sustained exposure to different doses of remifentanil and sufentanil we investigated, in vivo, the mechanisms associated with thermal hyperalgesia in mice, and ex vivo, the effect on the MAP kinase ERK1/2 pathway and the μ-type opioid receptor (MOR) membrane trafficking in human neuroblastoma and embryonic kidney cell cultures. In mice, high-dose remifentanil induced early hyperalgesia assessed by the jumping latency in a hot-plate test, but not the sufentanil. We did not observe OIH for the hind paw licking test. On cell cultures, after short exposure, both remifentanil and sufentanil produced activation of the MAP kinase ERK1/2 pathway, and rapid desensitization and internalization of the MOR.L’utilisation des opioïdes est à l’origine de phénomènes de tolérance et d’hyperalgésie induite (HIO) aussi bien chez l’animal qu’en utilisation clinique. Ces phénomènes surviennent avec tous les opioïdes de manière dose-dépendante. Les mécanismes qui les sous-tendent sont complexes et imparfaitement connus. Le rémifentanil et le sufentanil sont les opioïdes les plus utilisés en France en anesthésie-réanimation. Leur utilisation s’accompagne d’une HIO qui majore la douleur postopératoire et peut être responsable de la persistance de la douleur à long terme. La perception des stimuli nociceptifs chez un patient sous anesthésie générale n’est pas aisée et repose encore sur des signes cliniques indirects d’activation du système sympathique. Ces signes peu sensibles et peu spécifiques conduisent à sous doser ou sur-doser les patients en opioïdes. Récemment, un nouvel outil de monitorage de la nociception est apparu, l’analgesia nociception index (ANI). L’ANI reflète le tonus parasympathique et de ce fait permettrait aux anesthésistes de mieux adapter le dosage des opioïdes. Dans cette thèse, nous avons d’abord évalué la sensibilité et la spécificité de l’ANI à détecter les stimuli nociceptifs, puis montré qu’elles étaient supérieures à celles des signes cliniques, et supérieures à d’autres indices de monitorage proposés. Ensuite nous avons validé la capacité de l’ANI à guider l’analgésie peropératoire du rémifentanil dans différentes situations.Sur le plan expérimental, nous avons exploré, après une exposition courte ou prolongée à différentes doses de rémifentanil et de sufentanil, les mécanismes associés à l’hyperalgésie thermique in vivo, chez la souris, et ex vivo, sur la voie des MAP kinases ERK1/2 et sur le trafic membranaire des récepteurs opioïdes de type µ (MOR) dans différentes cultures cellulaires. Chez la souris, nous avons mis en évidence une hyperalgésie précoce au saut sur plaque chaude, après exposition aux doses les plus élevées de rémifentanil, mais pas avec le sufentanil. De plus, nous n’avons pas observé d’HIO sur le léchage des pattes.Sur les cultures cellulaires, le rémifentanil comme le sufentanil activent la voie des MAPK ERK1/2 lors d’une exposition courte, avec apparition d’une désensibilisation lorsque l’exposition se prolonge. Le rémifentanil comme le sufentanil induisent une internalisation précoce et progressive des récepteurs MOR