Les mécanismes à l’origine de la migraine sont complexes. Actuellement, le modèle neuro-vasculaire est privilégié, bien que certains éléments demeurent hypothétiques.
En premier lieu, la migraine est associée à une hyperexcitabilité des neurones cérébraux et peut également survenir dans un contexte de prédisposition génétique.
Par ailleurs, l’hypothalamus, une petite région cérébrale, jouerait également un rôle central dans la migraine en :
- produisant de la dopamine, un neurotransmetteur régulant l'activité du nerf trijumeau, responsable de la sensibilité de la face et des méninges
- modulant le système nerveux autonome, qui serait impliqué dans la sensibilisation des neurones méningés à la douleur
- communiquant avec le tronc cérébral, impliqué dans les mécanismes douloureux.
L'activation de ces voies pourrait entraîner la libération de GNRP, un neurotransmetteur qui serait impliqué dans les maux de tête, car il génère une dilatation et une inflammation des vaisseaux méningés.