La mémoire consiste en la rétention d’une information susceptible de modifier le comportement d’un organisme. À l’échelon cellulaire elle peut être représentée par une modification de l’activité électrique de neurones. Dans la moelle épinière, les neurones nociceptifs de la corne dorsale (CDME) subissent des modifications d’activité associées à la douleur chronique. Ils amplifient les messages douloureux de façon aberrante après avoir été assujettis à un « apprentissage moléculaire ». Ce processus appelé « potentialisation à long terme », ou long-term potentiation (LTP) est une facilitation de longue durée dépendante de l’activité nociceptive afférente et se traduit par une amélioration durable de la communication synaptique entre les terminaisons centrales des fibres afférentes primaires nociceptives et les neurones nociceptifs spinaux. D’un point de vue neurochimique, la LTP repose sur une libération excessive du glutamate associé à la substance P, par les terminaisons des fibres C dans cette première synapse dans la CDME. L’activation des neurones nociceptifs spinaux post-synaptiques est principalement la conséquence de l’activation des récepteurs du glutamate (AMPA, NMDA et kaïnates), suivie d’une irruption massive de calcium dans le neurone post-synaptique où ce cation joue un rôle déterminant. Les cellules gliales du SNC participent à la transmission synaptique, et la communication neurone-glie, nécessaire à la plasticité synaptique, contribue à l’induction de la LTP. Des stimulations douloureuses dès le plus jeune âge peuvent laisser des traces définitives, une mémoire, dans les circuits nociceptifs en cours de développement et altérer durablement la sensibilité douloureuse de l’enfant, mettant en jeu une trace mnésique de ces expériences douloureuses précoces. De même une lésion tissulaire transitoire néonatale chez la souris met en place un environnement neuronal plus permissif pour le développement de la LTP au sein des circuits nociceptifs spinaux adultes. La douleur du membre fantôme ou « algohallucinose des amputés » est une douleur extrême mais aussi la plus intrigante de toutes les douleurs chroniques, car on n’en connaît que très partiellement la cause et il est très difficile de la soulager. Cette douleur très particulière a été qualifiée de « Douleur-mémoire » qui serait générée par le système nerveux lui-même.

Long term potentiation (LTP) at synapses of nociceptive primary afferents in nociceptive pathways is closely related with hyperalgesia. LTP constitutes a cellular model for pain amplification and central sensitization contributing to the development of chronic pain. We describe neurochemical pathways for the induction and for the maintenance of LTP as well as the role of glial cells for LTP. Pain experienced by young babies in the neonatal period may have long-lasting effects on their future adult pain behavior, a pain memory. Injury and tissue damage sustained in neonatal period can cause important changes in central nervous system which persist long after the injured tissues have healed and generate a neuronal environment more permissive for LTP development in adult spinal nociceptive circuitry which influence behavioral responses to painful events years later. Another dramatic example of a learnt memory for pain is phantom limb pain.