Assessment of chronic pain in companion animals : development and concurrent validation of neurophysiological methods

Abstract

La douleur est une expérience complexe impliquant des composantes sensorielles et de perception (émotionnelle, affective, cognitive). Elle est associée au stress, de la souffrance et une dégradation de la qualité de la vie. Les affections douloureuses chroniques telles que l'arthrose et le cancer des os touchent les chats et les chiens. La douleur dans ces conditions implique de nombreux mécanismes affectant les systèmes nerveux périphérique et central, qui génèrent et entretiennent une douleur pathologique. Les tests sensoriels quantitatifs (TSQ) sont des outils pour quantifier la composante sensorielle de la douleur, qui peuvent aussi être utilisés pour éluder les mécanismes de la douleur impliquée. Les travaux initiaux sur les chats et les chiens souffrant d'arthrose ont permis de développer et de valider certaines méthodes de TSQ; cependant, quelques questions sont restées sans réponse chez les chats souffrant de l'arthrose, et cette méthodologie n'a pas été encore explorée chez les chiens atteints d’ostéosarcome. Nos hypothèses de recherche étaient: 1) les chats arthrosiques sont affectés par des modifications neurophysiologiques caractéristiques de la sensibilisation centrale, pouvant être détectées par les TSQ et répondant à l'administration d'analgésiques à action centrale; et 2) l’ostéosarcome provoque une sensibilisation périphérique et centrale avec des mécanismes descendants d’inhibition de la douleur déficients chez le chien. Nos objectifs étaient : 1) chez les chats souffrant d'arthrose, de fournir des évidences sur la thérapie basée sur les mécanismes neurophysiologiques à l'aide de TSQ; et 2) de tester la capacité d'un protocole TSQ à démontrer la sensibilisation périphérique et centrale chez les chiens atteints de cancer des os, y compris un test de modulation de la douleur conditionnée, et de tester l’efficacité d’un protocole d’analgésique palliatif par paliers chez ces patients. En utilisant les TSQ statiques et dynamiques chez les chats arthrosiques, nous avons démontré que les analgésiques à action centrale tels que le tramadol peuvent renverser la sensibilisation centrale mesurée par la sommation temporelle de la douleur. Cet effet n’a pas été observé après l’administration d’analgésique à action périphérique tel que les antiinflammatoires non stéroïdiens comme le meloxicam. Ces résultats 3 soulignent l’importance d’une approche de traitement fondée sur les mécanismes de la douleur chronique. Le protocole TSQ développé pour les chiens a révélé que ceux atteints de cancer des os manifestaient de l'hyperalgésie primaire et secondaire et de l’allodynie dynamique au brossage par rapport aux chiens en bonne santé. Un test de modulation de la douleur conditionnée pouvant être facilement appliqué a été mis au point et a démontré la capacité de différencier les chiens sains des chiens cancéreux. En utilisant cette méthodologie, il s’est avéré que cette dernière population démontrait un système descendant d’inhibition de la douleur déficient. Ces études ont fourni des preuves des similitudes dans le profil sensoriel entre les malades humains et les animaux de compagnie affectés par l'arthrose, ainsi que les ostéosarcomiques. Les TSQ sont utiles dans la recherche vétérinaire sur la douleur et doivent être accompagnés des normes les plus strictes en matière de soins des animaux et de conception, de conduite et de compte-rendu des études.

Pain is a complex experience involving sensory and perceptual components. It causes stress, suffering and decreased quality of life. Chronic painful conditions such as osteoarthritis (OA) and bone cancer affect cats and dogs. Pain in these conditions results from numerous mechanisms affecting the peripheral and central nervous systems which generate and maintain pathological pain in affected individuals. Quantitative sensory testing (QST) are means to quantify the sensory component of pain. In combination with observed analgesic efficacy, they can be used to study mechanisms of pain. Initial work on cats and dogs with OA has helped to develop and validate some QST methods; however, questions remained unanswered in cats with OA, and this methodology was not yet explored in dogs with bone cancer. Our main hypotheses were: 1) osteoarthritic cats are affected by neurophysiological changes characteristic of central sensitization which can be detected by QST and the concomitant administration of centrally-acting analgesics; and 2) bone cancer in dogs causes peripheral and central sensitization with deficient descending modulating mechanisms. Our main objectives were: 1) to provide evidence of mechanism-based therapy in cats with OA using QST; and 2) to test the ability of a QST protocol to provide evidence of peripheral and central sensitization in dogs with bone cancer including the development and validation of a conditioned pain modulation test, and to test the efficacy of a step-wise palliative analgesic protocol in these patients. Using static and dynamic QST in osteoarthritic cats, we demonstrated that centrally-acting analgesics such as tramadol can reverse central sensitization as measured by facilitated temporal summation of pain, while the same is not observed when a peripherally-acting analgesic such as non-steroidal anti-inflammatory drug, meloxicam, is administered. These findings highlight the importance of mechanism-based approach for the treatment of chronic pain. The QST protocol developed for use in dogs revealed that dogs with bone cancer are affected by primary and secondary hyperalgesia and brush allodynia when compared 5 with healthy dogs. A conditioned pain modulation test which can be easily applied into clinical practice was developed and demonstrated ability to differentiate between healthy and cancerous dogs. Using this methodology, the latter population was found to be affected by deficient descending modulating systems. These studies provided evidence of the similarities in sensory profile between people and companion animals affected by OA- and bone cancer-related pain. The use of QST is valuable in veterinary pain research and should be accompanied by the highest standards of animal care and study design, conduct and reporting.