L’exploration du tissu cutané est aujourd’hui limitée par le peu de méthodes dites quantitatives permettant de décrire objectivement les propriétés mécaniques du tissu cutané. L’élastographie permet une exploration locale d’un milieu et offre la possibilité pour certaines méthodes d’estimer quantitativement le module d’élasticité (module d’Young). Nous avons mis au point une technique d’élastographie ultrasonore impulsionnelle haute fréquence 1D (HF-TE) et haute résolution permettant une description micrométrique des propriétés mécaniques du tissu cutané pour des applications en cosmétique et en dermatologie. / Nowadays, exploration of cutaneous tissue is limited by the few number of available approaches, known as quantitative methods, allowing an objective description of the mechanical properties of skin tissue. Elastography allows a local exploration of a medium and offers the possibility for some strategies to quantitatively estimate the modulus of elasticity (Young’s modulus). A 1-D high-frequency ultrasonic transient elastography method (HF-TE) allowing a micrometric description of the mechanical properties of skin tissue has been designed for cosmetic and dermatological applications. An experimental system of high-frequency transient elastography has been developed : software, hardware and measurement methodology. The HF-TE technique has been validated using simulation and measurements in monolayer and bilayer calibrated phantoms developed in the laboratory. The Young’s modulus values measured in monolayer media were then compared with those measured by two others dynamic techniques.

La microcirculation cutanée a été proposée comme modèle d’étude de la dysfonction microvasculaire globale dans les maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, elle est spécifiquement atteinte dans la sclérodermie systémique (SSc), qui est une maladie dysimmunitaire rare, particulièrement invalidante, caractérisée par une fibrose cutanée et viscérale associée à une atteinte microvasculaire diffuse et la présence d’auto anticorps dirigés contre des antigènes cellulaires. L’exploration de la fonction microvasculaire cutanée suscite donc un réel intérêt, même s’il n’existe pas de technique standardisée pour l’étude de la fonction microvasculaire, en particulier endothéliale.La première partie de ce travail a porté sur l’étude physiologique de la microcirculation cutanée chez le volontaire sain, en utilisant les méthodes les plus récentes adaptées à l’étude fonctionnelle de la microcirculation (tests de réactivité vasculaire couplés à l’enregistrement du flux sanguin cutané par laser speckle contrast imaging). Dans une seconde partie, nous avons étudié la pathologie de la microcirculation cutanée dans la sclérodermie systémique, en utilisant les mêmes d’étude fonctionnelle de la microcirculation. La dernière partie de cette thèse a été consacrée à l’étude d’une nouvelle approche pharmacologique et thérapeutique dans la prise en charge des manifestations vasculaires cutanées périphériques identifiées chez les patients. Nous avons évalué l’effet vasodilatateur du tréprostinil, analogue de la prostacycline, sur le flux sanguin cutané de divers zones anatomiques, chez le volontaire sain, le patient atteint de SSc, le patient diabétique et lors d’un refroidissement local dans la SSc. / Cutaneous microcirculation has been proposed as a model to study the global microvascular dysfunction occurring in cardiovascular diseases. Furthermore, it is specifically impaired in systemic sclerosis (SSc), which is a rare and particularly invalidating auto-immune disease, characterized by a cutaneous and visceral fibrosis, associated with a diffuse microvascular impairment and auto-antibodies targeting some cellular antigens. The study of cutaneous microvascular function provides a real interest despite the lack of available standardized techniques, particularly to explore endothelial microvascular function.In the first part of this work, we aimed to study the physiology of cutaneous microcirculation in healthy volunteers, using the more recent methods in this field, adapted to functional study of microcirculation (vascular reactivity tests coupled with cutaneous blood flow recording by laser speckle contrast imaging). The second part of our work aimed to study the pathology of cutaneous microcirculation in SSc volunteers, by using the same functional exploration methods. The last part of this work has been dedicated to a new pharmacologic and therapeutic approach for the management of peripheral cutaneous vascular manifestations in patients, using innovating technics as cutaneous iontophoresis. We studied the vasodilator effect of treprostinil, a prostacycline analogue, on cutaneous blood flow in several anatomic regions in healthy subject, SSc patient and diabetic patient, and also during a local cooling in SSc.

Le syndrome cutané radio-induit (SCR) est une lésion cutanée spécifique secondaire à une irradiation localisée de forte dose, qui se caractérise par des douleurs importantes, des vagues inflammatoires extensives, un défaut de revascularisation et de cicatrisation. De nouvelles stratégies thérapeutiques peuvent être envisagées pour la prise en charge de cette pathologie avec l'émergence récente des cellules souches mésenchymateuses. Ces cellules multipotentes ont des propriétés de transdifférenciation et de sécrétion de facteurs favorisant la régénération tissulaire. L'association de la chirurgie d'exérèse, des greffes de peau autologue et des injections de cellules souches autologues isolées à partir de la moelle osseuse (Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells ou BM-MSC) a confirmé ces hypothèses mais leur utilisation reste limitée à des cas de patients isolés.L'objectif de ce travail était d'optimiser la prise en charge du SCR par thérapie cellulaire pour l'étendre aux cas d'accidents de masse ou d'irradiation hétérogène associée.Les cellules souches dérivées du tissu adipeux (ASC pour Adipose tissue derived Stem Cells), plus abondantes que les BM-MSC et présentant des propriétés pro-angiogéniques, anti-apoptotiques et immunomodulatrices équivalentes voire supérieures, ont été choisies pour développer cet outil de thérapie cellulaire. La faisabilité de différentes stratégies thérapeutiques a été évaluée dans ce travail : la constitution de banques cellulaires autologues et allogéniques, une potentialisation des effets des ASC par thérapie génique transitoire et l'utilisation du sécrétome des ASC.La constitution de banques autologues ou allogéniques de cellules souches permet de pallier le délai d'obtention de greffons de taille suffisante en termes de quantité de cellules souches. Cette stratégie évaluée sur un modèle in vivo de miniporc a démontré la pertinence des banques d'ASC autologues mais a également mis en évidence les difficultés liées aux injections d'ASC allogéniques en particulier de type immunologique.La stratégie d'optimisation des ASC par manipulation ex vivo a pour but de potentialiser leurs effets par la sécrétion d'une protéine ad hoc impliquée dans les processus de réparation tissulaire et ainsi, de diminuer la quantité de cellules injectées et donc le temps de culture. La protéine sélectionnée dans ce travail est la protéine Sonic Hedgehog (Shh) décrite comme présentant des propriétés pro-angiogéniques et anti-apoptotiques. L'évaluation d'un protocole de thérapie génique transitoire utilisant des ASC transfectées par une construction plasmidique codant pour Shh (ASC-Shh) a montré la faisabilité de cette stratégie sur un modèle in vivo de miniporc.Les effets pro-angiogéniques de même que les effets du sécrétome des ASC et ASC-Shh sur des fibroblastes irradiés ont confirmé le rôle des facteurs paracrines des ASC dans la survie cellulaire et mis en évidence la potentialisation de leurs effets pro-angiogéniques par Shh. Ainsi l'utilisation du sécrétome des ASC ou ASC-Shh apparaît également comme une stratégie pertinente permettant de s'affranchir de la compatibilité donneur-receveur lors des greffes de cellules souches.Ces différentes techniques basées sur les cellules souches dérivées du tissu adipocytaire représentent donc des stratégies prometteuses pour la prise en charge du syndrome cutané radio-induit. / Cutaneous radiation syndrome (CRS) is a specific skin lesion caused by high dose local irradiation. It is characterized by severe pain, extensive inflammatory waves, incomplete revascularization and wound healing. For the last few years, mesenchymal stem cells (MSC) have become a promising cell source for cell therapy. MSC are multipotent cells which can transdifferentiate and secrete many paracrine factors involved in tissue regeneration, and they may be considered as a new therapeutic strategy for the management of this pathology. This was confirmed by the results of works associating surgical resection, autologous skin graft and autologous bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSC) injections, although the use of the latter remains limited to isolated cases of patients.The aim of this work was to optimize the management of CRS using stem cell therapy in order to extend it to mass casualties or associated heterogeneous irradiation.Adipose tissue derived stem cells (ASC) were chosen to develop cell therapy as they are more abundant than BM-MSC and exhibit higher pro-angiogenic, anti-apoptotic and immunomodulation properties.The feasibility of different therapeutic strategies has been evaluated in this work: the establishment of autologous and allogeneic cell banks, potentiation of ASC effects by transient gene therapy and the use of ASC secretome.The constitution of autologous or allogeneic stem cell banks overcomes the cell expansion delay required to obtain stem cells of clinical quantity. This strategy was evaluated in an in vivo minipig model of CRS and the relevance of autologous ASC banks was shown but this study highlighted difficulties associated with allogeneic injections especially immunological ones.Here is also reported an ASC optimization by ex vivo manipulation that aims to decrease the amount of injected cells and culture time through the secretion of an ad hoc protein involved in tissue repair processes and thus to, decrease the amount of injected cells and therefore the culture time. The protein chosen was Sonic Hedgehog (Shh), known to be involved in pro-angiogenic and anti-apoptotic processes. The evaluation of a transient gene therapy protocol using ASC transfected with a plasmid construct encoding Shh (ASC-Shh) confirmed the feasibility of this strategy in the same minipig model of CRS.The pro-angiogenic effects as well as other effects of ASC and ASC-Shh secretome on irradiated fibroblasts have confirmed the role of ASC paracrine factors in cell survival and demonstrated potentiation of their pro-angiogenic effects by Shh. Thus the use of ASC or ASC-Shh secretome also appears as a relevant strategy to overcome the donor-recipient compatibility during stem cell transplants.These techniques based on adipose tissue derived stem cells represent promising strategies for the management of cutaneous radiation syndrome.

L’hidrosadénite suppurée (HS) ou maladie de Verneuil, est une maladie cutanée orpheline fréquente qui touche 1 % de la population générale. Elle se manifeste par des lésions inflammatoires récidivantes ou chroniques des plis axillaires, inguinaux et périnéaux. La sévérité clinique de la maladie varie selon les patients. Les lésions les moins sévères (lésions de stade 1 dans la classification de sévérité clinique de Hurley) sont des nodules inflammatoire centimétriques pouvant évoluer vers l’abcédation. Les lésions les plus sévères (lésions de stade 2 et 3 de Hurley) sont des lésions suppurées étendues et chroniques. Sur le plan histologique, la lésion primitive de l’HS semble être une hyperplasie de l’épithélium du follicule pileux. La physiopathologie de la maladie est mal connue et probablement multifactorielle, incluant des facteurs génétiques, hormonaux, infectieux et dys-immunitaires. Il a été montré récemment qu’une antibiothérapie à large spectre pouvait permettre d’obtenir une rémission clinique prolongée des lésions inflammatoires de l’HS. Objectif du travail : L’objectif principal de ce travail était d’identifier par des techniques de culture classique et de métagénomique bactérienne les espèces ou les flores bactériennes spécifiquement associées aux lésions d’HS des trois stades de sévérité clinique. Résultats : Nous avons identifié par culture bactérienne deux profils bactériens lésionnels. Le premier était représenté par Staphylococcus lugdunensis, et plus rarement par d’autres espèces bactériennes de la flore cutanée commensale (Propionibacterium acnes, staphylocoques à coagulase négative et Staphylococcus aureus). Le second correspondait à une flore anaérobie composée de bactéries anaérobies stricts, d’Actinomycetes et de streptocoques du groupe milleri. L’approche métagénomique a permis d’identifier les germes anaérobies stricts associés aux lésions : des cocci à Gram positif de la flore cutanée (principalement Anaerococcus spp., Peptoniphilus spp., Finegoldia spp.) des bacilles à Gram négatif anaérobies n’appartenant pas à la flore cutanée (Prevotella spp., Porphyromonas spp., Fusobacterium spp), Veillonellaceae et Corynebacteriaceae. Ce profil était caractéristique des lésions suppurées chroniques de stade 2 et 3 et était également associé à certaines lésions de stade 1. Les lésions des stades 2 et 3 présentaient une diversité bactérienne supérieure à celle des lésions de stade 1, avec un nombre plus élevé de taxons très minoritaires dans la flore cutanée (Fusobacteria, Bacteroidetes, Peptococcaceae, Erysipelotrichales). Conclusion : Cette étude démontre que certaines espèces bactériennes sont spécifiquement associées aux lésions d’HS. Ces espèces sont impliquées dans des infections cutanées, mais aussi dans des infections sévères, ce qui témoigne de leur pathogénicité. L’efficacité des antibiotiques chez les patients et les résultats de cette étude suggèrent qu’un processus infectieux participe à la présentation clinique de l’HS. Notre hypothèse est que ces infections surviennent en raison d’une anomalie primitive de la barrière cutanée folliculaire. / Hidradenitis suppuratiav (HS) is an orphan skin inflammatory disease disease characterized by chronic or recurrent inflammatory lesions localized in the armpits, the inguinal and perineal folds. With a 1% prevalence of a general population, HS is an public health issue. The clinical severity of the disease is heterogeneous among patients. Most patients present the mild form of the disease with inflammatory nodules and abscesses (Hurley stage 1 lesions). More severe patients show extended chronically suppurating lesions (Hurley stage 2 and Hurley stage 3 lesions). The primary histological lesion of HS is characterized by epidermal follicular hyperplasia and perifollicular inflammation. The physiopathology of HS remains unclear. HS is probably a multifactorial disease, involving genetical, immunological and infectious factors. Indeed, wide-spectrum antibiotic treatments can significantly improve or induce prolonged clinical remissions of HS inflammatory lesions. Objective: The main objective of this work was to identify the bacterial species or flora specifically associated with Hurley stage 1, 2 and 3, using prolonged aerobic and anaerobic culture and bacterial metagenomics (454 sequencing of 16Sr DNA libraries). Results. Using bacterial culture, we identified two bacterial profiles associated with HS lesions . The first one was represented by Staphylococcus lugdunensis and rarely by other skin commensals (Propionibacterium acnes, coagulase negative staphylococci and Staphylococcus aureus). Results. The second one corresponded to a mixted anaerobic flora including strict anaerobes, Actinomycetes and milleri group streptococci. The metagenomic approach allowed to identify the anaerobic flora associated with lesions : Gram positive cocci from the cutaneous flora (mainly Anaerococcus spp., Peptoniphilus spp., Finegoldia spp.) and Gram negative rods which do not belong to the cutaneous microbiota (Prevotella spp., Porphyromonas spp., Fusobacterium spp), Veillonellaceae and Corynebacteriaceae. This profile was typically associated with Hurley stage 2 and 3 lesions but was also observed in Hurley stage 1 lesions. Hurley stage 2 and 3 lesions presented an increased bacterial diversity as compared to Hurley stage 1 lesions, with a higher number of taxa taxa rarely associated with normal skin microbiota (Fusobacteria, Bacteroidetes, Peptococcaceae, Erysipelotrichales). Conclusion. This study demonstrate that particular bacterial species are specifically associated with HS lesions. These species are cause soft tissue and skin infections, but also in severe infections arguing for their pathogenicity. These data provide a rationale for antibiotic use in HS, and suggests that the disease may be due to a primitive immune defect of the follicular skin barrier.

Le mélanome cutané est l’affection de la peau la plus meurtrière. Afin de pouvoir être traité efficacement, ce cancer nécessite un diagnostic et une exérèse chirurgicale précoce des lésions primitives non-invasives. En effet, les patients atteints de métastases ont peu de chance de survivre car les lésions de mélanome développent rapidement des résistances aux thérapies et possèdent une forte propension à disséminer des métastases dans de nombreux organes. Le franchissement de la lame basale de la peau appelée jonction dermo épidermique est la première étape cruciale dans l’invasion précoce du mélanome cutané. Notre équipe étudie cette étape depuis plusieurs années et a démontré que l’expression de la tétraspanine 8 (TSPAN8) apparait lors de la progression de ce cancer et permet l’acquisition d’un phénotype invasif par les cellules tumorales. Plusieurs membres de la famille des protéines tétraspanines sont connus pour leurs implications dans divers cancers, mais notre connaissance de leurs régulations transcriptionnelles est encore assez réduite. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis d’identifier les premiers régulateurs transcriptionnels connus de TSPAN8, et également de commencer l’étude fonctionnelle de ces régulations sur l’invasion dépendante de TSPAN8 par le mélanome cutané. En particulier, nous montrons que l’invasion dépendante de TSPAN8 est entre autres régulée par le membre du complexe Mediator LCMR1/MED19 et par le suppresseur de tumeur p53. Ainsi, ces travaux apportent une meilleure compréhension de l’invasion précoce du mélanome cutané, ce qui devrait permettre une meilleure prise en charge des patients à l’avenir / Cutaneous melanoma is the deadliest skin condition. Curing this cancer requires an early diagnosis and surgical excision of the non-invasive primary lesions. Indeed, patients with metastasis have few chances to survive this cancer since the melanoma lesions rapidly develop treatment resistances, and can disseminate metastasis in numerous organs. Crossing the skin basal membrane called the dermal epidermal junction is the first crucial step of early melanoma invasion. Our team has studied the early invasion of melanoma for many years, and demonstrated for the first time the implication of Tetraspanin (TSPAN8) in melanoma early invasion. Indeed, the expression of this gene and the protein that it codes appears with the progression of melanoma and confers the tumor cells an invasive phenotype. Several members of the tetraspanin protein family are known for their implication in various cancers, yet their transcriptional regulation remains poorly understood. In the case of TSPAN8, nothing was known regarding its transcriptional regulation in melanoma. The experiments presented in this thesis allowed us to identify the first known regulators of TSPAN8 transcriptional expression, and also to begin the functional study of the regulators impact on TSPAN8 dependent invasion of human cutaneous melanoma. Amongst these regulators are the member of the Mediator Complex MED19/LCMR1 and the tumor suppressor p53. The results presented in the present manuscript allow a better understanding of cutaneous melanoma early invasion and should help improving the treatments against this cancer in the future

Le rayonnement UV solaire induit des modifications de la structure chimique des bases nucléiques de l'ADN essentiellement au niveau de site dipyrimidinique et conduit principalement à la formation des adduits cyclobutanique et (6-4). Ces adduits sont impliqués dans le photovieillisement et le cancer cutané. Les adduits (6-4) sont potentiellement les plus dangereux en raison de leurs propriétés mutagènes intrinsèques.La conformation de l'ADN représente l'un des facteurs gouvernant la formation de l'adduit (6-4). Afin, d'identifier les paramètres structuraux favorisant sa formation, des analogues du dinucléotide de thymine, de conformation choisie, ont été synthétisés. Les modifications chimiques apportées au sein des dinucléotodes ont permis de déplacer l'équilibre conformationnel Nord/Sud du désoxyribose de la thymidine, vers une conformation majoritaire souhaitée. Une analyse structurale par dichroïsme circulaire et une étude préliminaire de photoréactivité ont été réalisées sur ces dinucléotides modifiés. Les résultats obtenus révèlent l'implication de formes minoritaires empilées de ces dinucléotides dans la formation de l'adduit (6-4). De plus, l'étude photochimique montre que l'augmentation de conformères Nord et Sud du dinucléotide aux extrémités 5' et 3', respectivement, favorise la formation de l'adduit (6-4). Cependant, une conformation totalement contrainte Nord et Sud aux extrémités 5' et 3', respectivement, défavorise sa formation.Ces résultats ont permis d'identifier une conformation augmentant le rendement de formation de l'adduit (6-4) et permettront de concevoir de nouveaux modèles conduisant à la formation exclusive de ces adduits. Ces modèles pourront être utilisés en biologie en vue d'applications thérapeutiques ou comme outil en biophysique afin d'élucider le mécanisme de formation de cet adduit. / Exposure of DNA to solar UV light induces chemical modifications on its nucleic bases that are responsible for photoaging and skin cancer. Two major DNA photoproducts class exist: cyclobutane and (6-4) adducts. The latter is intrinsically more mutagenic than the cyclobutane adduct and therefore potentially more dangerous.DNA conformational parameters influence (6-4) adducts formation. To identify structural factors governing (6-4) adduct formation; we synthesized dinucleotides endowed with a specific conformation. Nucleoside moieties exist in a dynamic equilibrium between North and South conformation. Nucleoside conformational changes have been introduced by chemical modifications to obtain desired conformations. Then a structural study by circular dichroism correlated with photochemical study was done. It showed that minor stacked conformers promote (6-4) adduct formation. Moreover, the photochemical study reveals that the increase of North and South conformers at the 5' and 3' end, respectively, increased (6-4) adduct formation but a locked dinucleotide almost precluded (6-4) adduct formation. This result helps to design new models favoring (6-4) adduct formation. Understanding the conformational parameters that govern (6-4) adduct formation will facilitate the development of new therapeutic strategies and the elucidation of the (6-4) adducts formation mechanism.

La peau est un organe se trouvant à l’interface de notre organisme et de notre environnement. Ellesubit un vieillissement qui se traduit par des modifications affectant ses différentes couches. Parmi celles-cile derme est particulièrement affecté. Les fibroblastes, présents dans le derme, synthétisent des moléculesde la matrice extracellulaire ainsi que des enzymes de dégradation. Lors du vieillissement, cette sécrétionest modifiée favorisant ainsi la sécrétion d’enzymes et la dégradation du derme. L’un des objectifs de ces travaux de thèse est d’évaluer les modifications ayant lieu chez les fibroblastes lors du vieillissement. Pour cela, trois modèles de vieillissement de fibroblastes primaires dermiques humains ont été développés et caractérisés. Une étude transcriptomique a été réalisée par PCR quantitative en temps réel et a permis de mettre en évidence des différences d’expression de gènes codant pour des composants du derme. Dans le but de développer des actifs cosmétiques à visée « anti-âge », des extraits riches en polysaccharides ont été réalisés à partir de plantes et de microorganismes, puis leur efficacité a été évaluée sur des modèles de peaux humaines. L’appareil de Golgi est un organite jouant un rôle majeur dans la modification post-traductionnelle et la sécrétion. La modification structurale de celui-ci lors du vieillissement a été évaluée sur les modèles de fibroblastes en utilisant des techniques de microcopie optique et électronique. Les résultats montrent une altération de la morphologie du réseau trans-golgien chez les fibroblastes sénescents, l’un des modèles développés au cours de ces travaux. Chez ces cellules, le TGN présente une morphologie particulière qui s’étend dans le cytoplasme. Ainsi, lors de la sénescence, nous avons pu révéler par le biais d’une étude transcriptomique que l’expression de gènes impliqués dans la structure et la fonctionnalité de l’appareil de Golgi étaient modifiée. Les résultats obtenus lors de cette thèse ont permis de mettre en évidence de nouveaux marqueurs biologiques innovants pour le criblage d’actifs dermo-cosmétiques à visée «anti-âge». / Skin is an important organ of the human body representing a protective structure in direct contactwith the external environment. During aging, skin undergoes dramatic changes including alteration ofdermal cells and components. Among these, fibroblasts synthetize and secrete a large variety ofcomponents and degrading enzymes involved in the modulation of dermal structure and functions. It isestablished that modification of the secreted components and enzymes during aging is related to dermisdegradation. This work aims to characterize aging-related alteration in fibroblasts. For this purpose, three aged human dermal primary fibroblast models have been developed. A transcriptomic study, using real-time quantitative PCR, has also been undertaken and has shown modifications in the expression of genesencoding dermal proteins. Using these results and in order to develop “anti-aging” cosmetic ingredients, extracts from polysaccharides-rich plant and microbial cells have been prepared and their efficiency evaluated on skin explants.As the Golgi apparatus is a major organelle of the secretory pathway, its structural organization has been investigated in fibroblasts using microscopy. The data show a marked alteration of trans-Golgi network morphology in aged cells. In contrast to its small and compact structure in young cells, the trans-Golgi network displays a large and expanded configuration in senescent cells. In addition, a transcriptomic analysis reveals that the expression of some genes, related to Golgi shape and/or function, is significantly modified in senescent cells. These genes could be then, used as innovating targets for the screening of novel dermo-cosmetic products with anti-aging activity.

Le syndrome du museau blanc (SMB), causé par le champignon Pseudogymnoascus destructans (Pd), a mis en péril les populations de chauves-souris hibernantes en Amérique du Nord. Certaines espèces sont hautement vulnérables à la maladie alors que d’autres espèces semblent être résistantes ou tolérantes à l’infection. Plusieurs facteurs physiologiques et environnementaux peuvent expliquer ces différences. Or avant 2015, peu d’études avaient porté sur le microbiome de la peau en relation avec cette maladie. La présente thèse vise à caractériser le microbiome cutané de chiroptères affectés par le SMB afin d’identifier les facteurs de vulnérabilité ou de résistance à la maladie. L’objectif principal est de déterminer comment le microbiome est affecté par la maladie ainsi que de déterminer si celui-ci à un rôle dans la protection face à l’infection fongique. Au Chapitre 1, nous avons tout d’abord exploré et comparé le microbiote cutané de petites chauves-souris brunes (Myotis lucifugus) non affectées par le SMB avec celui de chauves-souris survivantes au SMB pour tester l’hypothèse selon laquelle le microbiote cutané est modifié par la maladie. Nos résultats montrent que le site d’hibernation influence fortement la composition et la diversité du microbiote cutané. Les sites d’hibernations Pd positifs et négatifs diffèrent significativement en termes de diversité, ainsi qu’en termes de composition du microbiote. La diversité est réduite au sein du microbiote des chauves-souris survivantes au SMB et enrichi en taxons tels que Janthinobacterium, Micrococcaceae, Pseudomonas, Ralstonia et Rhodococcus. Certains de ces taxons sont reconnus pour leur potentiel antifongique et des souches spécifiques de Rhodococcus et de Pseudomonas peuvent inhiber la croissance de Pd. Nos résultats sont cohérents avec l’hypothèse selon laquelle l’infection par Pd modifie le microbiote cutané des chauves-souris survivantes et suggèrent que le microbiote peut jouer un rôle de protection face au SMB. Au Chapitre 2, nous avons étudié le microbiote d’une espèce résistante au champignon Pd en milieu contrôlé avant et après infection afin d’établir la réponse potentielle à la maladie. L’espèce étudiée est la grande chauve-souris brune (Eptesicus fuscus) dont le microbiote cutané pourrait jouer un rôle de protection contre l’infection. Nos résultats montrent que la diversité du microbiote de la grande chauve-souris brune inoculée avec Pd est plus variable dans le temps, tandis que la diversité du microbiote des chauves-souris du groupe contrôle demeure stable. Parmi les taxons les plus abondants, Pseudomonas et Rhodococcus, deux taxons connus pour leur potentiel antifongique contre Pd et d’autres champignons, sont restés stables durant l’expérience. Ainsi, bien que l’inoculation par le champignon Pd ait déstabilisé le microbiote cutané, les bactéries aux propriétés antifongiques n’ont pas été affectées. Cette étude est la première à démontrer le potentiel du microbiote cutané d’une espèce de chauves-souris pour la résistance au SMB. Au Chapitre 3, le microbiome cutané de la petite chauve-souris brune a été évalué en milieu naturel dans le contexte du SMB, à l’aide de la métagénomique, une approche haute résolution pour observer le potentiel fonctionnel du microbiome (métagénome fonctionnel). Nos résultats ont permis d’établir que le temps depuis l’infection a un effet significatif sur le métagénome fonctionnel. En effet, les chauves-souris dans la première année suivant l’infection ont un métagénome fonctionnel perturbé qui subit une perte de diversité fonctionnelle importante. Toutefois, le métagénome fonctionnel revient à une structure et composition similaire d’avant infection après 10 ans. Certaines fonctions détectées suite à l’infection sont associées à des gènes reliés au transport et à l’assimilation de métaux, des facteurs limitants pour la croissance du champignon. Ces gènes pourraient donc avoir un rôle à jouer dans la résistance ou la vulnérabilité à la maladie. Globalement, l’étude du métagénome chez la petite chauve-souris brune indique une vulnérabilité du métagénome fonctionnel au champignon, mais que celui-ci semble se rétablir après 10 ans. Une telle réponse pourrait avoir un impact sur la résilience de M. lucifugus. Cette thèse a permis d’acquérir des connaissances fondamentales sur le microbiome cutané des chauves-souris en hibernation pour mieux comprendre les communautés microbiennes de la peau dans le contexte du SMB. Le microbiome pourrait en effet jouer un rôle dans la vulnérabilité et la résistance des chauves-souris à la maladie, et il est essentiel d’adapter notre façon d’aborder la protection de ces espèces et de leur microbiome. Nous souhaitons que les travaux de cette thèse permettent de sensibiliser les acteurs de la conservation à l’existence et à l’importance potentielle du microbiome pour la santé de son hôte. Cette thèse fait également état de l’avancement des méthodes d’analyses qui permettront d’être de plus en plus précis et d’appliquer les connaissances du microbiome en biologie de la conservation. / White-nose syndrome (WNS) caused by the fungus Pseudogymnoascus destructans (Pd) has put hibernating bat populations at risk in North America. Some species are highly vulnerable to the disease while other species appear to be resistant or tolerant. Several physiological and environmental factors can explain these differences. However, before 2015, few studies have focused on the skin microbiome in relation to this disease. The present thesis aims to characterize the cutaneous microbiome of bats affected by WNS in order to identify the factors of vulnerability or resistance to the disease. The main objective is to determine how the microbiome can protect against the Pd fungus, or conversely how the microbiome is altered by the fungal infection. In Chapter 1, we first explored and compared the skin microbiota of little brown bats (Myotis lucifugus) unaffected by WNS with that of WNS survivors to test the hypothesis that the skin microbiota is modified by the disease. Our results show that the hibernation site strongly influences the composition and diversity of the skin microbiota. The Pd positive and negative sites differ significantly in terms of diversity, as well as in terms of the composition of the microbiota. Diversity is reduced within the microbiota of bats surviving WNS and enriched in taxa such as Janthinobacterium, Micrococcaceae, Pseudomonas, Ralstonia, and Rhodococcus. Some of these taxa are recognized for their antifungal potential and specific strains of Rhodococcus and Pseudomonas may inhibit the growth of Pd. Our results are consistent with the hypothesis that Pd infection modifies the skin microbiota of surviving bats and suggest that the microbiota may play a protective role against WNS. In Chapter 2, we studied in a controlled environment the microbiota of a species that exhibits evidence of resistance with mild WNS symptoms, before and after infection, to establish the potential response to the disease. The species studied is the big brown bat (Eptesicus fuscus), whose skin microbiota could play a protective role against infection. Our results show that the diversity of the microbiota of big brown bats inoculated with Pd is more variable over time, while the diversity of the microbiota of the control bats remains stable. Among the most abundant taxa, Pseudomonas and Rhodococcus, two taxa known for their antifungal potential against Pd and other fungi, remained stable during the experiment. Thus, although inoculation with the Pd fungus destabilized the skin microbiota, bacteria with antifungal properties were not affected. This study is the first to demonstrate the potential of the skin microbiota of a bat species for resistance to WNS. In Chapter 3, the skin microbiome of the little brown bat was evaluated in the natural environment in the context of WNS, using metagenomics, a higher-resolution approach to observe the functional potential of the microbiome (functional metagenome). Our results established that the time since infection has a significant effect on the functional metagenome. Indeed, bats in the first year after infection have a disrupted functional metagenome that undergoes a significant loss of functional diversity. However, the functional metagenome returns to a similar structure and composition to that observed before infection after 10 years. Certain functions detected following infection are associated with genes linked to the transport and assimilation of metals, known limiting factors for the growth of the fungus. These genes could therefore have a role to play in resistance or vulnerability to the disease. Overall, this metagenomics study indicates functional metagenome vulnerability to the fungus, although the original functional metagenome is reestablished after 10 years. Such diversified response could impact M. lucifugus resilence. This thesis provides fundamental knowledge on the skin microbiome of hibernating bats to better understand the microbial communities of the skin in the context of WNS. The microbiome could indeed play a role in the vulnerability and resistance of bats to disease and it is essential to adapt our way of approaching the protection of these species and their microbiomes. We hope that the results of this thesis will raise awareness among conservation stakeholders about the existence and potential importance of the microbiome for the health of its host. This thesis also reports on the advancement of analytical methods that will make it possible to be more and more precise and to apply knowledge of the microbiome in conservation biology.

La peau assure la protection de l’organisme contre les agressions extérieures. Pourtant, la peau n’est pas à l’abri des effets inéluctables du vieillissement chronologique. En effet, ce processus a pour conséquence d’altérer la structure des différentes couches cutanées au point d’en affecter leurs caractéristiques fonctionnelles. Ce travail de thèse a pour but de caractériser les modifications moléculaires et structurales de la peau au cours du vieillissement chronologique à l’aide de méthodes non-invasives que sont les spectroscopies optiques vibrationnelles. Ainsi avons-nous pu mettre en évidence des altérations structurales du réseau de collagène dans des échantillons de peaux d’âges différents à l’aide d’une approche basée sur l’imagerie IR-TF (Infrarouge à Transformée de Fourier) en mode polarisé. Par la suite, nous avons démontré l’influence des molécules d’eau sur les changements d’orientation des fibres de collagène avec l’âge en adoptant une méthodologie basée sur la substitution, thermodynamiquement favorable, des molécules d’eau liée au collagène (H2O) par des molécules d’eau deutérée (D2O). Lors d’études réalisées in vivo, nous avons établi des corrélations entre les propriétés physiques (mécanique et statut d’hydratation) et les informations moléculaires du stratum corneum (SC) en traitant les données Raman et biométriques par la méthode des moindres carrés partiels (PLS). En s’appuyant sur la complémentarité des techniques biophysiques employées, ces différentes études ont permis d’illustrer le potentiel des spectroscopies vibrationnelles pour évaluer le vieillissement cutané et en déterminer certaines bases moléculaires. / The skin protects the body against external aggressions. However, the skin is not immune to the inevitable effects of the chronological aging. Indeed, this process leads to several structural alterations of the different cutaneous layers to the point of affecting their functional characteristics. This thesis work aims to assess the molecular and structural changes of the skin during chronological aging by using non-invasive methods such as optical vibrational spectroscopies. To do this, we highlighted the structural modifications of the collagen network in different-aged skin samples by using an approach based on FT-IR imaging (Fourier Transform Infrared) in polarized mode. Subsequently, we demonstrated the influence of water molecules on the changes of collagen fibers with age by adopting a methodology based on the substitution, thermodynamically favorable, of the collagen-bound water molecules (H2O) by deuterated water molecules (D2O). In in vivo studies, we have established correlations between physical and molecular properties of the stratum corneum (SC) by analyzing the Raman and biometric measurements with the Partial Least Squares (PLS) processing. Based on the complementarity of the biophysical techniques employed, these studies permitted to evaluate the impact of the chronological aging on the skin and could open some interesting prospects in both cosmetology and dermatology.

Les aquaporines (AQPs) sont des petites protéines formant des canaux hydriques àtravers les membranes cellulaires. Les AQPs 0, 1, 2 ,4 ,5 ,6 et 8 assurent le transport sélectif de l’eautandis que les AQPs 3, 7, 9 et 10 permettent également le passage du glycérol. Nous avons étudié leurexpression dans l’épiderme, la couche supérieure de notre peau supposée imperméable. Dans lesmélanocytes, des cellules dendritiques responsables de la pigmentation, seule l’AQP1 est exprimée.Nous avons montré que les kératinocytes, les cellules majoritaires de l’épiderme, expriment enprolifération les AQPs 3 et 10, alors que les kératinocytes différenciés expriment les AQPs 3 et 9. Lalocalisation de l'AQP3 a été précédemment rapportée à la membrane plasmique des kératinocytes, de lacouche basales à la couche épineuse. Nous avons localisé l'AQP9 dans les kératinocytes différenciés dela couche granuleuse au contenu riche en glycérol et réduit en eau. De fait nous pensons que l'AQP9 ysert de transporteur de glycérol. Enfin contrairement à d'autres auteurs, nous n’avons pu mettre enévidence de lien entre prolifération tumorale et expression des aquaporines. / Aquaporins (AQPS) are a family of small proteins forming water channels across cell membranes.AQPs 0, 1, 2, 4, 5, 6 and 8 are strictly water channel whereas AQPs 3, 7, 9 and 10 allow transport ofwater and glycerol. We have studied their expression in the epidermis, the outer-most water-impermeablelayer of the skin. In melanocytes, dendritic cells responsible for pigmentation, only AQP1 is expressed, invitro and ex vivo. We have shown that keratinocytes, principal cells of the epidermis, express AQPs 3 and10 in proliferation, whereas differentiated keratinocytes express AQPs 3 and 9. The localisation of AQP3to plasma membrane of keratinocytes was previously reported from the basal layer to the spinous layer ofthe skin. We localised AQP9 in the fully differentiated keratinocytes of the granular layer, where there is ahigh glycerol and low water content. So we think that AQP9 likely functions as a glycerol transporter.Unlike other authors, we were unable to identify a link between tumorous proliferation and the expressionof aquaporins.