Après les lames médullaires, le message nociceptif emprunte des voies ascendantes jusqu'au thalamus. En général, les neurones nociceptifs de la corne dorsale empruntent une voie controlatérale vers le quadrant antérolatéral de la moelle (figure 2.6). La cordotomie antérolatérale démontre cependant que toutes les fibres n'obéissent pas uniformément à cette règle. En effet cette chirurgie n'entraîne pas d'analgésie. Elle provoque plutôt une hypoalgésie, une diminution de la douleur, en réponse à un stimulus normalement douloureux. De plus, en quelques mois, l'individu recouvre partiellement de la sensibilité (100). Devant le résultat partiel de la cordotomie, une conclusion s'impose : le message nociceptif ne rejoint pas les centres supérieurs par cette unique voie. D'autre part, la régénération est impossible au niveau du SNC. Le recouvrement partiel de la sensibilité suppose donc la contribution de plus d'une voie. Trois cheminements s'offrent alors au message nociceptif : faisceau spino-thalamique, noyaux des colonnes dorsales et faisceau spino-réticulo-thalamique.

Situé dans le quadrant antérolatéral de la moelle, le faisceau spino-thalamique joue le rôle le plus important dans les phénomènes reliés à la nociception (figure 2.6). Composé en grande partie de fibres controlatérales, il renferme cependant un certain nombre de fibres ipsilatérales surtout localisées au niveau sacré et au niveau du deuxième segment cervical (27). À l'approche du thalamus, ses axones se divisent en deux groupes (figure 2.5). Le groupe médial projette principalement vers les noyaux dorso-médians et centro-médians (DM, CM). Le groupe latéral se termine dans la partie latérale des noyaux ventro-basaux et dans le groupe nucléaire postérieur (PO). On appelle aussi voie paléospinothalamique la projection vers le noyau médian, alors que la voie néospino-thalamique correspond à la projection dans le complexe ventro-basal (100). Les deux tiers des cellules se projetant dans le complexe ventro-basal sont constitués des fibres controlatérales originant des lames I et V. Leur champ de réception se limite à un côté du corps. Elles présentent généralement les caractéristiques des nocicepteurs spécifiques ou non-spécifiques. Le complexe intralaminaire reçoit les projections des fibres originant des lames VI, VII et VIII. Ces fibres présentent des champs complexes dont l'information provient de nocicepteurs répartis sur la totalité du corps. Plusieurs d'entre elles émettent des collatérales en direction de la formation réticulée avant d'atteindre le thalamus. Ces collatérales forment, avec les fibres du faisceau spino-réticulo-thalamique, la voie paramédiane. Environ 10 % des fibres du faisceau spino-thalamique projettent à la fois dans le noyau ventro-basal et dans le noyau médian-latéral (100).

Figure 2.5 Thalamus Le thalamus comprend les noyaux latéraux (portion grisâtre) et les noyaux médians (portion hachurée). Légende P: pulvinar; CM: centro-médian; VPM: ventro-postéro-médian; DM: dorso-médian; LP: latéral-postérieur; VPL: ventro-postéro-latéral; LD: latéral-dorsal; VL: ventro-latéral; A: antérieur; PO: complexe nucléaire postérieur; CGM: complexe géniculé latéral; CGL: complexe géniculé médian.

Les cellules des noyaux des colonnes dorsales, connues également sous l'appellation de faisceaux graciles et cunéiformes, ne répondent pas différemment à des stimuli nociceptifs et non-nociceptifs. Elles projettent leurs afférences dans le complexe ventro-basal (portion hachurée à la figure 2.5). Elles recueillent des stimulations mécaniques légères et les mouvements articulaires. Ne contribuant pas directement à la transmission de la douleur, elles pourraient néanmoins, à ce niveau, jouer un rôle inhibiteur (100). En ce qui concerne plus spécifiquement les voies de la douleur, les axones du faisceau spino-thalamique projettent principalement vers les noyaux thalamiques latéraux (figure 2.5, portion grisâtre). Tandis que les axones du faisceau spino-réticulo-thalamique cheminent d'abord dans la formation réticulée au niveau du tronc cérébral avant d'établir leur connexion avec les noyaux médians (figure 2.5, portion hachurée). Ils véhiculent de l'information concernant souvent les deux côtés du corps en provenant des lames V à VIII (100).