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Anatomy, physiology and neurobiology of the nociception: A focus on low back pain (part A) - 03/03/15

Doi : 10.1016/j.neuchi.2014.09.001 
P. Mertens a, b, S. Blond c, R. David d, e, P. Rigoard d, e, f,
a Department of Neurosurgery, Lyon University hospital, 69677 Lyon cedex, France 
b Laboratory of Anatomy, Faculty of Medicine, 69677 Lyon cedex, France 
c Department of Neurosurgery, Lille University Hospital, 59037 Lille cedex , France 
d Service de neurochirurgie, unité rachis et neurostimulation, Poitiers University Hospital, 2, rue de la Milétrie, 86021 Poitiers cedex, France 
e N3Lab: Neuromodulation & Neural Networks, Poitiers University Hospital, Poitiers, France 
f Inserm CIC 802, 86021 Poitiers, France 

Corresponding author. Service de neurochirurgie, unité rachis et neurostimulation, Poitiers University Hospital, 2, rue de la Milétrie, 86021 Poitiers cedex, France.

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Abstract

Introduction

The treatment of Failed Back Surgery Syndrome (FBSS) remains a challenge for pain medicine due to the complexity in the interactions between [1] a residual mechanical pain after surgery and, [2] a progressive transition into chronic pain involving central nervous system plasticity and molecular reorganization. The aim of this paper is to provide a fundamental overview of the pain pathway supporting the nociceptive component of the back pain.

Methods

Literature searches included an exhaustive review of 643 references and 74 book chapters updated by searching the major electronic databases from 1930 to August 2013.

Results

Pain input is gathered by the peripheral fibre from the innervated tissue's environment and relayed by two contiguous central axons to the brain, via the spinal cord. At this level, it is possible to characterize physical pain and emotional pain. These are supported by two different pathways, encoding two dimensions of pain perception: In Neo-spino-thalamic pathway, the wide dynamic range neuron system is able to provide the information needed for mapping the “sensory-discriminative” dimension of pain. The second projection system (Paleo-spino-thalamic pathway) also involves the ventromedial thalamus but projects to the amygdala, the insula and the anterior cingulate cortex. These areas are associated with emotionality and affect.

Conclusion

The mechanical component of FBSS cannot be understood unless the functioning of the pain system is known. But ultimately, the highly variable nature of back pain expression among individuals would require a careful pathophysiological dissection of the potential generators of back pain to guide pain management strategies.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Introduction

La prise en charge des lombo-radiculalgies postopératoires (LRPO) reste un défi pour la médecine de la douleur, notamment en raison de la complexité des interactions existant entre [1] la composante douloureuse nociceptive résiduelle d’origine multi-factorielle et, [2] la transition possible vers une douleur chronique, impliquant une réorganisation progressive, plastique et moléculaire du système nerveux central. Le but de cet article est de décrire les mécanismes fondamentaux des voies de la douleur caractérisant la composante nociceptive des lombalgies postopératoires.

Méthodes

Les recherches bibliographiques ont inclus une revue exhaustive de 643 références et 74 chapitres de livres mis à jour en consultant les principales bases de données électroniques de 1930 à août 2013.

Résultats

Le message douloureux nociceptif provient d’une stimulation des nocicepteurs périphériques de l’environnement tissulaire. Il est véhiculé par la fibre périphérique, relayée par deux axones centraux contigus jusqu’au cerveau, par l’intermédiaire de la moelle épinière. À ce niveau, il est possible de caractériser une douleur physique et une douleur dite « émotionnelle ». Ces deux dimensions dans la perception de la douleur sont prises en charge par deux voies différentes : la voie néo-spino-thalamique reposant sur un système de neurones de gamme dynamique étendue (neurones WDR) est capable de fournir au thalamus, puis au cortex les informations nécessaires pour cartographier la dimension « sensori-discriminative » de la douleur. La voie paléo-spino-thalamique implique également le thalamus ventro-médian mais projette sur l’amygdale, l’insula et le cortex cingulaire antérieur. Ces aires sont associées à l’émotivité et à l’affect.

Conclusion

La composante mécanique des LRPO ne peut être appréhendée sans une bonne connaissance des voies de la nociception. Néanmoins, la nature éminemment variable de l’expression clinique des lombalgies nécessitera une dissection physiopathologique minutieuse des générateurs potentiels de ces lombalgies, afin d’orienter les stratégies de prise en charge de ces douleurs vers les options les plus adaptées au mécanisme lésionnel.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Pain perception, Nociception, Pathophysiology, Pain, Back pain, Failed back surgery syndrome

Mots clés : Perception de la douleur, Nociception, Physiopathologie, Douleur aiguë, Lombalgies, Lombo-radiculalgies chroniques post-opératoires


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Vol 61 - N° S1

P. S22-S34 - mars 2015 Retour au numéro
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  • Failed back surgery syndrome: What's in a name? A proposal to replace “FBSS” by “POPS”…
  • P. Rigoard, M.J. Desai, R.S. Taylor
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  • Pathophysiological characterisation of back pain generators in failed back surgery syndrome (part B)
  • P. Rigoard, S. Blond, R. David, P. Mertens

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