Après ses travaux initiaux sur la pharmacologie de l’inhibition de certains neurones au niveau de la moelle épinière et sur la relation entre un phénomène électrique cortical et le débit sanguin cérébral, Jean-Marie Besson s’est résolument orienté versl’étude de la physio-pharmacologie de la douleur, par une approche pluridisciplinaire incluant électrophysiologie, neuro-anatomie, neurochimie, neuropharmacologie, comportement.
Il a joué un rôle essentiel pour l’utilisation et le développement de modèles expérimentaux de la douleur. Il a été le premier à procéder à des enregistrements électrophysiologiques dans différentes régions du système nerveux central chez des rats poly-arthritiques et à révéler certaines modifications de la “réactivité neuronale” au niveau de la moelle épinière et du thalamus. Ces modèles ont conduit à des découvertes de première importance, permettant une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques de certains syndromes douloureux et une meilleure approche pharmacologique.
Pharmacien et neurobiologiste, Jean-Marie Besson est ainsi un des pionniers des recherches sur la douleur et les phénomènes d’analgésie, recherches longtemps reléguées au second plan en France. Il est à l'origine de deux découvertes fondamentales pour le traitement de la douleur : la démonstration de l’effet inhibiteur de la morphine au niveau de la moelle épinière, qui a permis d’en optimiser l’administration à des patients atteints de douleurs rebelles d'origine cancéreuse ; la mise en évidence de l’action analgésique obtenue par stimulation cérébrale profonde de certaines structure du cerveau des patients.