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Neurophysiologie de l’action de l’électroacupuncture

Electroacupuncture analgésique expérimentale

Découverte des opioïdes

Le premier travail expérimental sur l’analgésie acupuncturale fut réalisé dans les années 1970 chez 60 étudiants en médecine volontaires [[5]]. La douleur fut induite par ionophorèse potassique à travers la peau. Le seuil à la douleur fut mesuré après insertion et manipulation pendant 50 minutes des aiguilles d’acupuncture au GI4 et ES36. Dans le groupe contrôle, 10 mg de morphine en intra-musculaire augmente le seuil de douleur en moyenne de 80 à 90%. Dans le groupe acupuncture, on observa de façon identique une augmentation graduelle du seuil à la douleur avec un pic au bout de 20 à 40 minutes après l’insertion de l’aiguille. En cas d’injection de procaïne, anesthésique local, l’effet de l’acupuncture est annulé, ce qui suggère que l’effet nécessitait des récepteurs sensoriels intacts.

En 1974, la même équipe présupposant le rôle humoral de neurotransmetteurs, montre que l’analgésie induite par acupuncture peut être transmise d’un lapin à un autre par transfusion du liquide céphalo-rachidien (LCR) [[6]]. Tous ces travaux sont conduits un peu avant la découverte des endorphines.

Lorsque les premières endorphines sont découvertes en 1975, nombreux sont ceux qui font l’hypothèse que ces substances sont les médiateurs responsables des effets de l’analgésie acupuncturale.

En 1976, Pomeranz et coll. [[7]] montrent chez la souris que la naloxone bloque l’effet analgésique de l’acupuncture, ce qui implique le rôle des endorphines. Chez l’homme, Sjolund et coll. [[8]] en 1977 démontrent que l’induction de l’analgésie par EA pendant 30 mn s’accompagne d’une augmentation dans le LCR du niveau de bêta-endorphines issues de la région hypothalamique et confirment que l’administration d’un antagoniste opiacé, la naloxone inhibe totalement l’analgésie. Mayer et coll. rapportent aussi que l’analgésie par acupuncture est réversible 5 mn après l’injection de la naloxone [[9]]. Clement-Jones et coll. en 1980 objectivent chez 10 volontaires présentant des douleurs chroniques une élévation dans le LCR du taux des bêta-endorphines après 30 mn d’EA à basse fréquence (2-3 Hz) alors que le niveau de la met-enképhaline n’est pas augmenté. Cependant, ils supposaient déjà que différents mécanismes étaient impliqués, fonction de la fréquence de stimulation [[10]].

En 1992, Chen et Han montrent que l’analgésie produite par l’EA est régulée par trois types de récepteurs opioïdes [[11],[12]]. Ainsi, l’EA à 2 Hz active les récepteurs μ et δ ; celle à 100 Hz, les récepteurs κ. Mais mieux, l’EA à 15 Hz produit une activation des trois sortes de récepteurs chez le rat [[13]].

Chez le rat anesthésié, la stimulation électrique à basse fréquence (4 Hz) de zusanli (ES36) entraîne une expression de c-fos dans le lobe antérieur de la glande hypophysaire, aussi bien qu'au niveau des noyaux hypothalamiques arqués et autres voisins [[14]]. Les mêmes auteurs ont montré dans une autre étude chez les rats anesthésiés au pentobarbital et subissant une stimulation nociceptive thermale que l’EA (4 Hz sur zusanli) entraînait une augmentation de la localisation de l’expression de c-fos dans le noyau hypothalamique médio-basal et arqué, et dans le noyau paraventriculaire hypothalamique. On retrouvait aussi une élévation de l’hormone adrénocorticotrope (ACTH) et des bêta endorphines plasmatiques. Cela suggère que l’axe hypothalamo hypophyso surrénalien est donc activé lors de l’action de l’électroacupuncture [[15],[16]]. Néanmoins, l’étude de Yang et coll. objective l’implication directe des neurones du noyau supraoptique hypothalamique (SON) dans l’analgésie par EA (36ES 10/20 Hz alternés, 30 mn). L’ocytocine et la vasopressine, sécrétées par le SON, sont connues pour augmenter le seuil à la douleur. Cependant, les auteurs ont montré qu’il fallait distinguer les effets liés au passage des fibres nerveuses reliées aux régions extra-hypothalamiques (substance périaqueducale, noyau raphé magnus, amygdale, locus coerulus etc..), des effets liés aux neurones propres du SON (neurones magnocellulaires sécréteurs de vasopressine et d’ocytocine) et aux dendrites libérant les neuropeptides (modulés aussi par l’ocytocine) [[17]].

Par des travaux d’acupuncture expérimentale sur les animaux, rats, lapins, des auteurs à leur tour démontrent la libération des endorphines par électroacupuncture au niveau du système limbique : amygdale, hippocampe, thalamus, noyau accumbens etc.. ;  du bulbe : substance réticulée (les noyaux raphé magnus, giganto-cellulaire, noyau ambigu) ; hypothalamus ; mésencéphale (substance grise périaqueducale) ; corne postérieure de la moelle épinière (funiculus postéro-latéral) etc.. et leur inhibition par la naloxone ou la naltrexone (inhibiteurs opioïdes) [[18],[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28]].

Contrôles inhibiteurs descendants

Autre neuromédiateur, la sérotonine ou 5-hydroxytryptamine joue un rôle important lors d’une stimulation par EA et interviendrait, entre autres, dans l’un des mécanismes de l’analgésie par stimulation du noyau raphé dorsal [29-32]. [[29],[30],[31],[32]].

Takagi et coll. ont déterminé chez le lapin que les récepteurs, localisés au niveau présynaptique et postsynaptique, et libérés dans l’EA (36 ES, 2Hz, 40mn) étaient le 5-HT1 (excepté le 5-HT1A) ;  le 5-HT2 (excepté le 5-HT2A) et le récepteur 5-HT3 [[33]]. L’EA à 2Hz stimule aussi l’expression du récepteur 5-HT3a [[34]].

En 2007, Li et coll. montrent que l’EA (10 Hz à 3mA) appliquée pendant 20mn dans un modèle d’algie par injection d’adjuvant de Freund sur la patte de rat inhibe la transmission de la nociception et de l’hyperalgie en activant les neurones supraspinaux qui se projettent sur la moelle épinière par le système inhibiteur descendant. L’EA active la sérotonine et les catécholamines des neurones du noyau raphé magnus et du locus coeruleus dont l’expression c-fos est significativement augmentée [[35]].

Récemment, il a été démontré que l’analgésie par EA était aussi médiée par les récepteurs α2 adrénergiques de la moelle épinière. Ceci a été observé de manière statistiquement significative sur un modèle d’entorse de cheville chez le rat traité par EA à 100 Hz (largeur d’impulsion carrée de 1 ms) sur TR6 (zhigou) pendant 30 mn versus 4GI (hegou) [[36]].  Plus précisément, Kim et coll. en 2008 observent que la suppression des effets de l’EA à basse fréquence (1 Hz) sur un modèle de douleur inflammatoire carragénine induite sur la patte de rat est médiée par les ganglions sympathiques post-synaptiques. La haute fréquence (120 Hz) intervient quant à elle, par le système médullaire sympatho-surrénalien. Ceci est démontré par le fait que la surrénalectomie diminue l’action de l’EA à 120 Hz sans affecter la basse fréquence et que le traitement pré-thérapeutique avec un antagoniste des récepteurs à la corticostérone n’intervient pas dans l’efficacité de l’EA à 2 ou 120 Hz. D'autre part, l'administration de la 6-hydroxydopamine (neurotoxine des terminaisons nerveuses sympathiques périphériques) bloque sélectivement l’EA (2 Hz). Le propranolol (antagoniste des récepteurs bêta-adrénergiques) abolit complètement à la fois l’EA haute et basse fréquence [[37]].

 

Récepteur ionotropique NMDA

L’électroacupuncture (36ES, 6RP) à la fréquence de 2 Hz agit aussi dans les algies en diminuant la réponse à l’inflammation locale par l’intermédiaire de la modulation de l’expression des récepteurs ionotropes au glutamate et en particulier le récepteur au  N-méthyl-D-aspartate (NMDA) dans la corne dorsale de la moelle épinière [[38],[39]]. Wang et coll. vont confirmer en 2006 le rôle de la modulation de l’expression des récepteurs de la NMDA par EA (4 Hz/16 Hz alternativement pendant 30 mn : 30VB huantiao et 34VB yanglingquan) sur un modèle de rat hyperalgique [[40]].

Un stimulus nociceptif ou une lésion aiguë d’un nerf engendre une potentialisation à long terme des potentiels évoqués des fibres C de la corne dorsale de la moelle. L’EA à basse fréquence (2 Hz de 1 à 3mA par incrément de 1 mA toutes les 10 mn) appliquée sur ES36 et RA6 induit une dépression à long terme de ces mêmes potentiels évoqués chez le rat ayant une ligature du nerf rachidien de L5-L6. Cet effet est bloqué par l’antagoniste des récepteurs de la N-méthyl-d-acide aspartique (NMDA), le MK-801 et par l’antagoniste des récepteurs opioïdes, la naloxone. En revanche, l'EA à haute fréquence (100 Hz), qui n'est pas efficace dans le traitement des douleurs neuropathiques (encore appelée douleur par désafférentation), induit une potentialisation à long terme des potentiels évoqués des fibres C de la corne dorsale de la moelle chez le rat avec ligature du nerf rachidien. Contrairement à l’EA à 2 Hz, l’EA à 100 Hz est dépendante des systèmes inhibiteurs sérotoninergiques et gabanergiques. L’EA à 2 Hz intervient dans la plasticité synaptique rachidienne par une dépression à long terme de la transmission synaptique au niveau de la corne dorsale de la moelle épinière. Les effets à long terme de l’antinociception s’expliqueraient par l’induction des récepteurs NMDA à dépression à long terme via l’activation du système des peptides opioïdes endogènes [[41]].

En 2008, à nouveau Ryu et coll. objectivent que l’EA (2Hz, 1,0 mA au 36ES et 6RP 30 mn) entraîne chez le rat une modulation de la phosphorylation des récepteurs NMDA (NR1 et NR2B) au niveau de la moelle épinière [[42]]. Le tableau III récapitule les principaux travaux d’électroacupuncture expérimentale et d’imagerie avec les résultats observés.

Tableau III. Récapitulatif des principaux travaux d’électroacupuncture expérimentale et d’imagerie. 

Auteur (année)

Caractéristiques de l’électroacupuncture

Localisation cérébrale :  visualisation par expression c-fos  / ac anti-récepteurs stimulés / imagerie fonctionnelle

Effets observés 

Gao (1997)

[28]

4 Hz : 36ES (zusanli)

1-2V : 50 mn

chez le rat

noyau caudé, noyau septal, aire médiale préoptique, amygdale, substance grise périaqueducale, noyau interpédonculaire,

 noyau raphé magnus

récepteurs μ augmentés

Pan (1998) [14,15,16]

4 Hz : 36ES (zusanli) 30 mn chez le rat

 

Lobe antérieur de la glande hypophysaire

Hypothalamus (noyau arqué, noyau ventromédial hypothalamique, noyau latéral hypothalamique, noyau paraventriculaire hypothalamique)

 

Libération de :

ACTH

Bêta endorphines

Wu (2002)

[43]

4 Hz (2 sessions de 1mn de 5 séquences repos-stimulation) 

34 VB (yanglinquan) chez 15 volontaires sains

 

Visualisation par IRM fonctionnelle

Modulation du système  limbique et de l’hypothalamus

Activation de l’hypothalamus, l’aire primaire somatosensorielle, le cortex moteur

Désactivation du segment rostral du cortex cingulaire antérieur

Zhang (2003)

[45]

2 Hz (8 à 15 mA) 6mn

36ES (zusanli) et 6RP (sanyinjiao)

 

 

Visualisation par IRM fonctionnelle

Modulation par différents réseaux cérébraux

Activation : zones somatosensorielles secondaires bilatérales, insula, cortex cingulaire antérieur controlatéral,  thalamus

Activation : aire motrice primaire controlatérale (gyrus précentral), aire motrice supplémentaire et  gyrus temporal supérieur ipsilatéral,

Désactivation : hippocampe bilatéral.

100 Hz (8 à 15 mA)

36ES (zusanli) et 6RP (sanyinjiao)

chez 48 volontaires sains

Activation : lobule pariétal inférieur controlatéral, le cortex cingulaire antérieur ipsilatéral et le noyau accumbens,

Désactivation :

amygdale controlatérale

Choi (2005)

[39]

2 Hz, 15 Hz et 120 Hz : 36ES, 6RP

chez le rat pendant 30j par intervalle de 3 jours

Corne dorsale de la moelle épinière : modulation des récepteurs NMDA (type NR1, NR-2A, GlucR-1, GluR-2/3) pour tous les fréquences

 

Diminution des récepteurs ionotropiques NMDA (NR1 et NR-2A)

Napadow (2005)

[46]

36ES (zusanli)

courant continu de 0,7 à 3,6mA ;

7 mn

13 volontaires sains

 2 Hz

Visualisation par IRM fonctionnelle

Intervention du système limbique

Activation :

insula antérieur

cortex cingulaire antérieur médial Désactivation

amygdale, hippocampe antérieur, cortex cingulaire rétrosplénial (BA29 et BA30), le cortex cingulaire subgenual, le cortex ventromédial préfrontal, les lobes frontaux et temporaux.

Aire du raphé du pont.

100 Hz

 

Li (2007)

[35]

10 Hz (3 mA) 20mn

30VB

Algie induite par adjuvant de Freund chez rat

 

Inhibition expression c-fos

-couches lame I et II de la corne dorsale de la moelle épinière

stimulation

-noyau raphé magnus

- locus ceruleus

intervention du système inhibiteur descendant : sérotonine et les catécholamines des neurones du noyau raphé magnus et du locus coeruleus