Les avancées en neurosciences réalisées ces dernières années, en particulier grâce à l’IRM fonctionnelle (IRMf), apportent un éclairage neuf pour la compréhension de la lombalgie commune et tout particulièrement sur les mécanismes qui entraîne les individus vers une chronicité. En particulier, chez les patients souffrant de lombalgie aiguë, des déséquilibres dans l’excitabilité corticale pourraient prédisposer à la chronicité. Dans les cas de lombalgie chronique, des altérations dans la connectivité cérébrale, notamment dans les circuits impliqués dans la gestion de la peur et des émotions, pourraient expliquer la persistance de la douleur. Ces nouvelles perspectives ouvrent de nouveaux horizons thérapeutiques comme la stimulation magnétique transcrânienne et les traitements visant la neuro-inflammation.

The progress made in neuroscience in recent years, notably through functional MRI (fMRI), is shedding new light on our understanding of non-specific low back pain and on the mechanisms that lead individuals to chronicity. In patients suffering from acute low back pain, imbalances in cortical excitability could predispose them to chronicity. In cases of chronic low back pain, alterations in brain connectivity, particularly in the circuits involved in managing fear and emotions, could explain the persistence of the pain. These new perspectives open new therapeutic horizons, such as transcranial magnetic stimulation and treatments targeting neuroinflammation.

# Organisation matricielle du SNC

Si certains auteurs se sont penchés sur les anomalies structurelles, en termes de volume de matière grise ou blanche par exemple, c’est surtout le développement de l’IRM fonctionnelle (IRMf) qui apporte les éléments les plus intéressants en permettant d’évaluer de manière indirecte l’activité cérébrale et la corrélation temporelle entre les zones du cerveau. Dans certaines études, l’IRMf est avantageusement associée ou remplacée par d’autres techniques comme la stimulation magnétique transcrânienne ou la tomographie à émission de positron. L’IRMf a permis de confirmer l’hypothèse de Melzack qui proposait en 1999 que le traitement de la douleur résultait d’une organisation en réseau d’aires cérébrales interconnectées qu’il a nommé « matrice de la douleur » plutôt qu’une aire spécifique qui lui serait dédiée [5]. Deux réseaux ascendants ont progressivement été identifiés : la voie ascendante latérale, composée du thalamus, du cortex somatosensoriel primaire (S1), du cortex somatosensoriel secondaire (S2) et du cortex insulaire (CI) qui contribueraient principalement aux aspects sensoriels discriminatifs de la douleur, et la voie ascendante médiane comprenant le noyau parabrachial (PB), le cortex préfrontal (CPF), le cortex cingulaire antérieur (CCA) et l’amygdale (AMG) qui traiterait plutôt des dimensions affectives de la douleur (figure 1
                     ). À ceux-ci s’ajoute la voie descendante, qui trouve son origine dans le CPF, le CCA, l’AMG, l’hypothalamus et le noyau gris périaqueducal (GPA) et qui module la transmission du signal nociceptif au niveau de la moelle épinière. Le terme « matrice de la douleur » reste le terme le plus utilisé pour illustrer cette activation neuronale complexe, même si les zones activées ne sont en aucune façon des zones dédiées uniquement à la perception douloureuse.

# Lombalgies aiguës et subaiguës

Chez les patients présentant une lombalgie aiguë, les principaux facteurs de chronicité sont dans l’ordre d’importance, l’intensité ressentie de la douleur, l’intensité du handicap fonctionnel, la présence d’épisodes précédents et une série de facteurs psychologiques comme une dépression, un état de stress ou de catastrophisme [1]. De manière quelque peu contre-intuitive, il a récemment été rapporté que les patients présentant une persistance de lombalgie à 3 mois présentaient une diminution nette de l’excitabilité du cortex somatosensoriel lors de la phase de lombalgie aiguë [7]. L’importance de cette altération est très significative puisque dans cette cohorte, elle expliquerait à elle seule jusqu’à 15 % de la variance. Les auteurs postulent que cette hypoexcitabilité entraînerait un déséquilibre en faveur de zones, comme le CPF, impliqué dans la réponse affective à un stimulus nociceptif. Ce déséquilibre de fonctionnement des aires cérébrales suggérant un vécu « hyperémotionnel » d’une nociception est une notion bien établie chez les patients douloureux chroniques [8], mais sa mise en évidence dans la phase aiguë éclaire d’un jour nouveau les mécanismes de chronicité.

Lorsque l’on étudie de manière prospective une population de patient souffrant de lombalgies subaiguës ou en début de chronicité (entre 3 et 6 mois), ce sont d’autres altérations qui sont mises en évidence et qui concerne la connectivité entre le CPF médian dorsal, l’amygdale et le noyau accumbens [9]. Selon ces auteurs, en référence à des travaux sur les rongeurs, ce circuit serait impliqué dans l’expression de la peur acquise et a été largement démontré comme impliqué dans les phénomènes de chronicisation de la douleur. De manière remarquable, ces altérations dans la substance blanche permettent d’expliquer 60 % de la variance en ce qui concerne la persistance de lombalgies 3 ans plus tard. Il se pourrait donc qu’il s’agisse d’un facteur déterminant qui, s’il était confirmé, impliquerait un important changement de perspective. La lombalgie chronique devrait être alors considérée principalement comme une réponse mal adaptative contingente aux propriétés corticolimbiques qui rendrait le cerveau dépendant de la douleur, et donc sans aucun rapport avec ce qui se passe au niveau périphérique.

# Douleurs chroniques

Lorsque l’on produit une stimulation périphérique nocive chez les individus douloureux chroniques on constate une diminution de l’incidence de l’activation du thalamus, de S1, de S2, du CI et du CCA et une augmentation de l’incidence de l’activation du CPF lors du traitement du signal par le SNC [10]. Cette constatation correspond aux perturbations des composantes affectives, motivationnelles et cognitives classiquement observées chez ces patients [11]. Plus récemment, l’attention s’est portée sur l’insula, une aire cérébrale encore mal connue, impliquée en particulier dans les phénomènes de conscience, et qui joue un rôle complexe dans les processus liés à l’expérience de la douleur aiguë et chronique, en particulier concernant des phénomènes comme l’empathie pour la douleur, l’intéroception (perception des états internes du corps), le traitement de la saillance (capacité à évaluer l’importance des informations internes et externes afin d’avoir une réponse adéquate à un stimulus) et l’expérience émotionnelle. L’insula est au centre d’un réseau fonctionnel comprenant le cortex bilatéral de l’insula, le cortex cingulaire antérieur et le cortex cingulaire moyen. L’altération du fonctionnement de ce réseau, caractérisé par une dysrégulation de la réactivité de l’insula antérieure lors de l’induction expérimentale de douleur, apparaît comme une caractéristique spécifique et très significative des patients souffrants de lombalgies chroniques [12]. L’ensemble des données de cette méta-analyse confirme l’hypothèse d’une altération généralisée du traitement des signaux nociceptifs dans cette population. Elles confortent également l’hypothèse que le réseau de saillance est également affecté, perturbant les capacités de ces patients à correctement analyser et hiérarchiser les informations reçues du monde intérieur (intéroception) et du monde extérieurs (extéroception, cinq sens, etc.).

D’autres études ont également mis en évidence une altération de la connectivité effective dans de multiples voies du réseau cingulo-fronto-pariétal perceptibles tant à l’état de repos cérébral que lors de l’exécution de tâches exigeant de l’attention. Ces altérations indiqueraient une vulnérabilité sous la forme d’un dysfonctionnement du traitement de l’attention et du traitement des émotions, deux problématiques fréquemment rencontrées chez les patients souffrant de lombalgie commune [13].

Enfin, la synthèse d’études associant plusieurs techniques d’imagerie cérébrale structurelles et fonctionnelles apporte des preuves de changements cérébraux communs dans la dépression majeure, dans les troubles anxieux et dans la douleur chronique suggérant des mécanismes communs dans le processus de chronicisation [14]. Il s’agit en particulier d’une diminution de volume au niveau des cortex insulaire et préfrontal-médial (CPF et ACC), des aires impliquées en particulier dans l’apprentissage et le contrôle de la réponse comportementale face à une menace. Mais de manière très intéressante cette méta-analyse met également en lumière des changements spécifiques aux patients douloureux chroniques sous forme d’une hypoconnectivité entre les réseaux du mode de saillance et du mode par défaut (réseau activé dans l’état où on laisse libre cours à ses pensées), ainsi qu’une augmentation du volume de matière grise en particulier dans l’hippocampe et l’amygdale dont la signification précise et la traduction clinique reste à éclaircir.

Il est important de garder en mémoire que ces modifications, qui font partie d’un groupe de modification que l’on nomme généralement « sensibilisation centrale », ne concernent clairement pas la totalité des patients souffrant de lombalgies chroniques. Lorsque l’on étudie de manière prospective le développement de la sensibilisation centrale dans une population de lombalgie aiguë à l’aide d’une batterie de tests de douleur reproductible (quantitative sensory tests [QST]) on peut metttre en évidence chez certains individus des altérations de type sensibilisation centrale dès le 2e mois [15], mais au final elles ne seront présentes de manière typique que chez 30 % des patients [16]. Une altération de la mécano-sensibilité, sans perturbation de la sensibilité thermoalgique, dont l’origine (centrale ou périphérique) reste actuellement peu claire est retrouvée chez plus de 50 % des individus devenus chroniques. Quant aux 16 % restants, aucun mécanisme d’hypersensibilité centrale ou périphérique ne peut être mis en évidence, laissant penser que ces patients présentent en réalité une persistance de nociception. Cette situation serait alors similaire à celle d’une polyarthrite rhumatoïde présentant une persistance de douleur en raison de la persistance d’une inflammation même si dans le cas présent, l’origine et le mécanisme de la stimulation nociceptive restent à préciser et pourrait être mécanique plutôt qu’inflammatoire.

# Caractérisation de sous-groupes parmi les patients lombalgiques chroniques

Le fonctionnement neuronal ne dépend cependant pas que de la transmission synaptique directe entre les neurones. En effet de nombreuses évidences se sont accumulées pour souligner l’importance de certaines cellules gliales (en particulier les cellules microgliales et les astrocytes) dans la modulation (augmentation ou inhibition) du signal neuronal. Ces cellules, dont certaines appartiennent au système immunitaire, sont responsables de ce que l’on appelle la neuro-inflammation. Cette situation a déjà été identifiée dans plusieurs pathologies neurologiques dégénératives, dans les douleurs neuropathiques, dans certains troubles psychiatriques comme la dépression ou la schizophrénie et plus récemment, dans plusieurs pathologies douloureuses chroniques. Le développement récent d’un traceur ciblant des protéines spécifiques à ces cellules (TSPO) a mis en évidence, grâce à la tomographie par émission de positrons, une augmentation de traceur dans le thalamus des patients lombalgiques chroniques [17]. Dans des études subséquentes, les auteurs ont révélé une augmentation significative d’activation dans les aires cérébrales S1 ainsi qu’une augmentation de la connectivité fonctionnelle entre cette aire et le thalamus suggérant la possibilité d’une activation neurogène de la neuro-inflammation dans S1, secondaire à une entrée excitatrice continue ou aberrante depuis le thalamus [18]. Alors que l’activation au niveau du thalamus semble identique dans toutes les pathologies douloureuses chroniques, ces auteurs constatent des différences topographiques nettes d’activation des cellules gliales entre les patients avec lombalgies chroniques axiales et ceux avec lombosciatalgies. De plus, en comparant ces résultats avec ceux, préliminaires, obtenus chez des patients fibromyalgiques et migraineux, ils postulent la possibilité d’une organisation somatotopique des cellules gliales au niveau du gyrus post-central (S1) à l’instar de ce qui a été décrit pour les neurones du cortex moteur, connu sous le terme d’homoncule.

Dans un autre registre, l’utilisation couplée de stimulation magnétique transcrânienne et de potentiels évoqués moteurs a permis de différencier de manière significative trois groupes distincts de patients avec lombalgie chronique, à savoir ceux souffrant de lomboradiculalgie, ceux présentant une lombalgie persistante après chirurgie et enfin le groupe de patients avec lombalgie commune. Les anomalies en lien avec une sensibilisation centrale sont nettement plus fréquemment retrouvées chez les patients des deux premiers groupes et ces deux groupes se distinguent l’un de l’autre du fait d’une excitabilité cortico-spinale motrice significativement plus faible dans le groupe post-chirurgie [19].

# Perspectives

Il est important de souligner que nombre de ces études n’ont été réalisées que sur des petits groupes de patients et que ces résultats doivent être confirmés dans d’autres populations et sur des études longitudinales pour être validés. Il reste également un long chemin à parcourir pour comprendre les mécanismes qui conduisent à ces modifications et pour comprendre ce qui est de l’ordre de la cause et ce qui est de l’ordre de la conséquence. On voit néanmoins se dessiner de nouvelles possibilités de catégoriser les patients souffrant de lombalgies chroniques qui semblent bien plus pertinentes que tous les éléments radiologiques ou cliniques que l’on a à disposition actuellement. Il paraît évident que les thérapeutiques s’adressant à une situation où l’on observe une persistance de nociception ne sont pas adéquates pour traiter les patients présentant essentiellement des modifications du SNC. Cela pourrait peut-être expliquer l’observation clinique de résultats très favorables chez certains patients traités par infiltrations rachidiennes alors que les méta-analyses n’indiquent globalement aucun résultat favorable.

Mais le plus intéressant est probablement l’émergence en filigrane d’approches thérapeutiques complètement nouvelles. On peut ainsi imaginer utiliser la stimulation magnétique transcrânienne chez les patients lombalgiques aigus dans l’espoir de corriger l’excitabilité corticale aberrante qui semble prédisposer à la chronicité. De même, un réentraînement sensori-moteur ciblant cette faible excitabilité du cortex somatosensoriel pendant la phase aiguë de la lombalgie pourrait être une piste intéressante. Lors de lombalgies chroniques, c’est la piste de la neuro-inflammation qui semble la plus prometteuse. Certains auteurs proposent ainsi de tester l’efficacité de la minocycline dont les effets sur la neuro-inflammation sont connus [20]. Sur des prémices similaires, un essai avec le cannabidiol a récemment été initié [21].

On constate donc que l’utilisation de ces techniques d’investigations du SNC apporte une compréhension nouvelle des pathologies rachidiennes en mettant en lumière des mécanismes biologiques susceptibles d’expliquer des altérations physiques et psychiques que jusqu’ici on avait du mal à comprendre. Si les résultats de ces études sont pour le moment encore très complexes à interpréter pour le médecin clinicien, on peut faire l’hypothèse que d’ici quelques années des synthèses et des recommandations verront le jour nous permettant d’en tirer les fruits pour le plus grand bien des patients.
                        
                           
                              Points essentiels
                           
                           
                              
                                 
                                    
                                       
                                          •
                                          La lombalgie commune ne peut s’appréhender et se comprendre uniquement sous l’angle musculosquelettique.
                                       
                                       
                                          •
                                          Le développement de techniques en neurosciences éclaire cette pathologie sous des aspects nouveaux.
                                       
                                       
                                          •
                                          Des anomalies dans le fonctionnement des aires cérébrales sont corrélées au développement de la chronicité.
                                       
                                       
                                          •
                                          Des anomalies différentes permettent de distinguer entre les pathologies douloureuses chroniques et distinguent des sous-groupes à l’intérieur de la lombalgie chronique.
                                       
                                       
                                          •
                                          De nouveaux traitements comme la stimulation transcrânienne ou des médicaments contre la neuro-inflammation sont en cours d’exploration.

# Déclaration de liens d’intérêts

les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts.

nos remerciements chaleureux vont aux docteures V. Folz et I. Griffoul Espitalier pour leur relecture attentive et leurs commentaires pertinents.