Histoire de la chirurgie de la douleur — la neuromodulation

Bien avant que l’on ne connaisse les voies de la nociception, et que l’on ne se risque à les interrompre, de multiples thérapeutiques ont été proposées. De nombreux modes d’actions physiques ont été expérimentés qu’ils soient mécaniques, tels les massages ; thermiques, comme l’application de chaud ou de froid ; chimique, avec les herbes ingérées ou inhalées, mais aussi électriques. L’influx nerveux, qui véhicule la douleur, étant un phénomène électrique, les médecins ont recherché, très tôt, des techniques susceptibles de « brouiller » ce message électrique indésirable. Et si cette Fée électrique est, depuis des millénaires, au chevet de l’Homme souffrant ce n’est que depuis une quarantaine d’années qu’elle le soulage efficacement.

À la fin du XVIIe siècle, les premiers travaux scientifiques, notamment ceux du Florentin Lorenzini, sur l’électricité animale contribueront à démystifier cette pratique [5,3]. Pour efficace qu’aie pu être cette stimulation dans les indications de douleur son recourt était limité par la source vivante de cette électricité [6]. En 1746, avec l’invention de la bouteille de Leyde — le premier condensateur de l’histoire — le rapprochement était établi entre les phénomènes électriques produits par cet appareil et ceux de la torpille. La bouteille de Leyde, une fois chargée par une machine électrique, provoque à travers le corps des commotions voisines de celles des fameux poissons. Trente années plus tard, Walsh et Cavendish décrivirent les effets paresthésiant des machines électriques lors de l’application d’électrodes sur les nerfs périphériques. L'apparition des batteries provoqua une floraison d'indications thérapeutiques qu’il s’agisse de courants "voltaïques", "galvaniques" que "faradiques" [7]. Le Britannique Bird et le Français G. Duchenne de Boulogne contribuèrent populariser cette électrothérapie (Fig. 2). Le neurologue français loua les mérites de la « faradisation localisée » dans le traitement de l’angine de poitrine  , de la sciatique et des rhumatismes [8].

Au début du XXe siècle, S. Le Duc, puis son élève L. Robinovitch, reprirent ce concept en privilégiant les courants de haute fréquence (100 Hz, 40V, 40 mA) [11,12]. En 1928, Thompson, à Berkeley, décrit la stimulation transcutanée et, vingt ans après, P. Paraf publia une première série de 127 patients souffrant de sciatalgie, de névralgies post-herpétiques et de névralgie faciale soulagés efficacement par cette technique [13]. La neurostimulation transcutanée à visée antalgique, mieux connue sous le terme de TENS   était née. Hormis cette dernière technique utilisée encore aujourd’hui, « toutes ces applications de l’électrothérapie ont eu leurs faveurs presque immédiatement suivies d’un abandon presque systématique » explique G. Mazars qui, sans concession, poursuit « en fin de compte dans le traitement de la douleur les machines électriques ne font que, plus ou moins bien, remplacer le grattage de la peau » [14].

L’année 1960 marque le début de l’aire de la neurostimulation antalgique moderne avec l’implantation d’électrodes au niveau du thalamus chez des patients souffrant de douleurs neuropathiques rebelles provenant de lésions malignes, d’arrachement de plexus, de membres fantômes ou d’algie post-herpétique [15,16]. Mazars et ses collègues de l’hôpital Sainte-Anne à Paris établiront qu’une stimulation artificielle du thalamus somatosensoriel — le noyau ventral posterolatéral (VPL) — pouvait compenser le défaut d’afférences proprioceptives que l’on estimait être, depuis la théorie d’H. Head et L. Holmes, à l’origine des douleurs de désafférentations [17]. Une stimulation thalamique qui, pour être efficace, devait provoquer « une sensation de fourmillement et de vibration couvrant la zone douloureuse » [18]. Dans les années soixante-dix, les Américains Y. Hosobuchi et J. Adams vinrent confirmer ces résultats favorables,   mais davantage dans des indications d’anesthésies douloureuses de la face [19]. Aujourd’hui — et même si les bases neurophysiologiques restent à élucider — cette intervention demeure encore pratiquée, mais « il n’apparaît pas d’indication reine de cette méthode » car comme le souligne M. Sindou et col. « cela peut en partie s’expliquer par le fait que les publications ayant étudié les résultats à long terme sont peu nombreuses, que le nombre de patients par série était peu important et que pour chaque série les étiologies des patients implantés étaient très disparates » [20]. À peu près à la même époque, deux autres structures anatomiques furent explorées par la stimulation cérébrale : les substances grises périventriculaire (SGPV) et périaqueducale (SGPA). Des cibles nouvelles qui répondaient d’avantage à une logique biochimique qu’électrophysiologique. La stimulation analgésique passait de la « neurophysiologie sèche » à la « neurophysiologie humide » [21]. En 1969, suite à la découverte de récepteurs morphiniques dans la SGPV et la SGPA, Reynolds stimula, chez l’animal, ces régions. L’analgésie obtenue étant excellente, le transfert de cette recherche fondamentale vers la clinique s’opéra rapidement [22]. Les Américains D. Richardson puis Y. Hosobuchi rapportèrent les bons résultats de cette stimulation de la SGPV et de la SGPA tout particulièrement dans les douleurs diffuses par excès de nociception [23,24]. Néanmoins, comme le souligne J-M. Besson, l’engouement pour cette cible dura à peine une décennie [25]. Les raisons de cette désaffection tiennent à des résultats très variables d’une équipe à l’autre, à la survenue de phénomènes d’accoutumances et à des mécanismes de libération de morphine endogène beaucoup plus complexes qu’attendu [26]. Très récemment, une équipe d’Oxford se basant sur l’efficacité de la cingulotomie   — qui permet de supprimer la composante affective de la douleur — a ciblé le cortex cingulaire antérieur par stimulation cérébrale profonde   [27]. Les résultats prometteurs demandent à être confirmés.

Si, en 1960, la stimulation thalamique ouvre l’aire de la neuromodulation antalgique « toutefois, l’étincelle qui mit le feu aux poudres et qui souleva l’énorme intérêt actuel fit suite immédiatement à la théorie de la douleur de Melzack et Wall en 1965 et aux premières conséquences de cette théorie » nous rappelle l’un des maîtres de la neurochirurgie fonctionnelle le Suisse J. Siegfried [28]. Cette « Gate control theory », ou théorie du portillon, suggère que les influx empruntant la voie spinothalamique thermoalgique seraient contrôlés par la voie de la sensibilité non nociceptive. Un contrôle qui s’opérerait, au niveau du thalamus — comme l’avait conceptualisé H. Head et G. Holmes [17] —, mais également à l’étage du tronc cérébral et dans la corne dorsale de la moelle épinière. Les deux scientifiques nord-américains considèrent que les fibres fines de la thermoalgésie et les grosses fibres du tact se rassemblent en deux régions préférentielles de la corne dorsale. D’une part, au sein de substance gélatineuse où cette convergence s’établit sur un interneurone inhibiteur, d’autre part, dans la couche V sur de — probables — cellules T  . Cette théorie de la barrière médullaire est accueillie par certains — convaincus que le véritable filtre se situe au niveau thalamique — avec scepticisme. Ils reprocheront à cette conception de ne pas résister aux faits : les enregistrements électrophysiologiques, par exemple, ont montré que les stimuli douloureux  s’accompagnent de potentiel d’action dans le faisceau antérolatéral et qu’ils ne semblent pas réduits par la stimulation de la sensibilité discriminative. Ils objectèrent également que la stimulation de la voie spinothalamique antérolatérale demeurait indolore tandis que l’interruption des cordons postérieurs générait des douleurs. Des arguments qui plaidaient, selon eux, en un contrôle de la nociception au niveau thalamique plutôt que médullaire [14].

En 1967, afin de valider chez l’homme cette théorie  du contrôle des afférences nociceptives par l’activité des grosses fibres, P. Wall et W. Sweet stimuleront, chez cinq patients, les nerfs périphériques et, chez trois autres, les racines spinales. Les deux chercheurs de Boston observeront, à chaque fois, une diminution des douleurs lors de cette stimulation périphérique [29]. L’année suivante W. Sweet et J. Wespic publieront les résultats prometteurs de la stimulation de nerfs médian et cubital chez deux patients souffrant de causalgies, mais, cette fois, grâce à un neurostimulateur implanté mis au point par un ingénieur du Massachusetts Institute of Technology [30]. En définitive, ces avancées technologiques serviront davantage la stimulation de la moelle épinière — vouée à un grand essor dès la décennie suivante — que celle des nerfs périphériques. Néanmoins, la stimulation de nerf périphérique (PNS) conserve aujourd’hui certaines indications chez des patients soigneusement sélectionnés souffrant de douleur neuropathique dont la distribution concerne un seul nerf lésé [31]. Dix ans après la première tentative de Wall, cette fois au niveau céphalique, J. Picaza prendra pour cible le nerf grand occipital [32] et en 1985, H. Waisbrod publiera le résultat encourageant d’un patient souffrant d’une névralgie d’Arnold traité par stimulation occipitale [33]. À la fin des années quatre-vingt-dix, à Dallas, R. Weiner confirmera ce succès chez douze de treize patients souffrant de névralgie d’Arnold ou considérée comme telle [34]. Chez certains de ces malades, le diagnostic sera ultérieurement redressé au profit de migraine. L’efficacité de la stimulation du nerf occipitale   (SNO) chez des migraineux ouvrira le champ à de nouvelles études pour cette indication [35,36]. En 2007, P. Goadsby et son équipe londonienne rapporteront également l’efficacité de la stimulation occipitale dans le traitement de l’algie vasculaire de la face [37].

L’année 1967 ne voit pas seulement la naissance de la PNS, mais également celle de la stimulation médullaire, C. Shealy aura l’idée d’implanter des électrodes directement au niveau des cordons postérieurs, où convergent les grosses fibres [38]. Des résultats prometteurs qui encouragèrent le neurochirurgien de Cleveland à implanter le neurostimulateur. « Cette technique, explique le neurochirurgien toulousain Y. Lazorthes — à l’origine, avec le marseillais R. Sedan, de la technique en France — a immédiatement bénéficié de l’expérience technologique acquise dans le domaine des "pacemakers" cardiaques et soulevé un grand enthousiasme et beaucoup d’espoir car il s’agissait de la première technique conservatrice et qu’elle s’adressait à des douleurs résistantes » [39]. En 1972 on recensait, aux États-Unis, près de huit cent patients douloureux chroniques équipé d’un dispositif de stimulation de la moelle épinière. Au fil des ans, les critères d’implantations se préciseront et les indications se resserreront aux douleurs neuropathiques rebelles, au syndrome douloureux régional complexe de type I (SDRC I) ainsi qu’aux douleurs d'origine ischémique des membres voir d'origine cardiaque. Dans un rapport de la Société de Neuro-Chirurgie de Langue Française consacré à la neurostimulation électrique thérapeutique, J. Siegfried évaluera à plus de neuf mille le nombre de patients implantés au travers le monde dès 1977 [21].

Toujours à cette période, en 1973, des chercheurs isoleront, au niveau des couches superficielles de la corne postérieure de la moelle épinière, des récepteurs moléculaires spécifiques aux opioïdes [40]. Trois ans plus tard T. Yaksh démontrera, chez le rat, qu’une analgésie puissante et sélective pouvait être obtenue par l’apport direct de morphine au niveau médullaire [41]. Trois années supplémentaires seront nécessaires pour que cette efficacité soit également établie chez l’homme. Behar [42] en apportera la preuve — par la voie épidurale — chez des patient souffrant d’algies aigu post-opératoire tandis que Wang [43] en montrera le bénéfice — en intrathécale — chez des malades atteint de douleurs chroniques. Cette nouvelle thérapie antalgique sélective connaîtra, dans les années quatre-vingt, un important développement. L’école française, menée par Lazorthes, contribuera à préciser l’utilisation et les indications de cette nouvelle thérapie [44]. La douleur cancéreuse par excès de nociception après l’inefficacité — ou la persistance d’effets indésirables — de la morphine systémique deviendra l’indication de choix de l’infusion intrathécale de morphine. Ce type d’administration trouvera notamment son intérêt dans les cancers au stade terminal pour lesquels ces techniques neurochirurgicales peuvent paraître lourds comptes tenus du peu de temps à vivre de ces malades. Afin de réduire le risque infectieux et de rendre la technique plus commode en ambulatoire, une pompe implantable sera mise au point au début des années quatre-vingt [45]. À partir de 1989, cette dernière deviendra programmable facilitant ainsi l’adaptation de dose selon l’intensité douloureuse. En plus des morphinomimétiques, d’autres drogues montreront leur efficacité par cette injection intrathécale, c’est le cas notamment de la Bupivacaïne, de la Clonidine, du Baclofène et, plus récemment, du Ziconotide [46].

La prise en charge de certaines douleurs neuropathiques — notamment central ou facial — n’a pas bénéficié des avancés de la stimulation médullaire. Chez les malades souffrant de ces douleurs rebelles, les enregistrements électrophysiologiques ont montré, dans les années soixante-dix, qu’il existait une hyperactivité du cortex sensitif et des relais thalamiques [47-49]. En 1989, T. Tsubokawa et son équipe de Tokyo ont alors envisagé une neuromodulation de cette région [50]. Partant du principe, nous l’avons vu  , qu’une ablation du cortex sensitif soulageait les malades — ne serait-ce que transitoirement — le neurochirurgien japonais a émis l’hypothèse que la stimulation de ce cortex postcentral pouvait conduire à un résultat similaire. Lors d’essais cliniques, à leur étonnement, les chercheurs japonais observèrent que la stimulation corticale soulageait les douleurs non pas lorsqu’elle était appliquée sur le gyrus postcentral, mais sur le précentral [51]. Huit des douze patients opérés souffrant de douleurs centrales, principalement thalamiques, furent soulagés par cette stimulation du cortex moteur. Des résultats satisfaisants, et contre-intuitifs, qui seront confirmés par les équipes de B. Meyerson à Stockholm et de J-P. Nguyen à Nantes, dans le traitement de douleurs rebelles centrales, mais également trigéminées [52,53]. Les mécanismes de cette analgésie demeurent obscurs. Il est supposé que la stimulation du cortex serait à l’origine d’une réorganisation des connexions sensori-motrices qui conduirait à l’analgésie. Une hypothèse que l’imagerie fonctionnelle vient étayer en révélant, après stimulation précentrale, l'activation des cortex cingulaire antérieur et orbitofrontal, mais également du thalamus et du tronc cérébral [54]. Des données qui laissent supposer que l'analgésie obtenue serait la résultante, d’une part, d’un effet sur la composante émotionnelle de la douleur — cortex cingulaire et orbitofrontal — et, d’autre part, de l'activation des systèmes inhibiteurs descendants comme la substance grise périaqueducal au sein du tronc cérébral. 

Modulable et réversible la neurostimulation occupe une place croissante dans l’arsenal thérapeutique du chirurgien de la douleur depuis une trentaine d’année. Ces techniques ont également contribuées à la compréhension de la circuiterie de la douleur. Les progrès de l’informatique, de l’interface tissu nerveux-machine, de la miniaturisation — et demain des nanotechnologies — offrent de formidables perceptives dans le traitement chirurgical de la douleur. La « grande convergence NBIC   » devrait également gagner ce champ de la médecine [55]. Les nouvelles générations de « neurostimulateurs » ne seront plus seulement en mesure de stimuler — voire d’inhiber — une structure nerveuse, mais aussi de recueillir une information et d’adapter la stimulation à cette dernière   [56]. Cette « neuromodulation 2.0 » qui autorisera une stimulation « à la carte » des patients douloureux chroniques permettra d’indéniables avancée dans le traitement de la douleur, mais posera — outre les questions de coût — toutes les problématiques inhérentes au métissage homme-machine.

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