[ES] Nuestra investigación se centra en comprender los mecanismos moleculares que median las acciones de los glucocorticoides (GCs) en la fisiopatología de la piel mediante el análisis funcional del receptor de GCs (GR) y el receptor de mineralocorticoides (MR), dos proteínas altamente relacionadas estructural y funcionalmente, que actúan como factores de transcripción dependientes de ligando. Nuestros datos previos demuestran que GR juega un papel central en el desarrollo de la piel; en la edad adulta, tanto GR como MR actúan como mediadores anti-inflamatorios en enfermedades cutáneas (Sevilla et al. 2013; Boix et al. 2016). No obstante, desconocíamos si los receptores ejercían funciones cooperativas o antagónicas en la epidermis. Esta tesis doctoral se ha centrado en la generación y caracterización de ratones con inactivación específica en la epidermis de GR y MR (ratones double knock-out o DKO). Al nacer, los DKO mostraron un fenotipo cutáneo con diferenciación epidérmica defectuosa y un estado inflamatorio único caracterizado por infiltrados inmunes epiteliales y alteraciones en la expresión génica, similar a las lesiones psoriáticas. Este fenotipo fue mucho más severo que el de los KO individuales (ratones GR epidermal KO o GREKO y MR epidermal KO o MREKO), pero se resolvió espontáneamente a partir del día post-natal 3. En la edad adulta, la piel DKO mostró un aumento en el grosor epidérmico, similar al de los KO individuales. Todos los ratones KO mostraron una mayor susceptibilidad a la inflamación aguda respecto a los controles (CO), que no se contrarrestó de forma efectiva por un tratamiento tópico con GCs. Además, los ratones DKO mostraron una mayor susceptibilidad a la psoriasis inducida por imiquimod respecto a los KO individuales. El aumento de la respuesta inflamatoria en los DKO era consistente con un aumento significativo de la actividad de AP-1 y NF-kappaB en queratinocitos DKO respecto a los CO o KO individuales. En conjunto, nuestros datos demuestran que GR y MR epidérmicos actúan de manera cooperativa para contrarrestar la inflamación de la piel, durante el desarrollo y la edad adulta, y que ambos son necesarios para una respuesta transcripcional óptima y una actividad terapéutica de los GCs. Los tratamientos prolongados con dosis farmacológicas de GCs producen defectos como la atrofia cutánea, similar a la que tiene lugar durante el envejecimiento cronológico, que correlaciona con un aumento de los niveles locales endógenos de GCs. Este trabajo ha abordado las consecuencias fenotípicas de la pérdida epidérmica de MR durante el envejecimiento cronológico y los mecanismos involucrados. Los ratones MREKO de 13 meses de edad fueron resistentes a la atrofia epidérmica pero mostraron un menor grosor dérmico y depósito de colágeno, en parte debido a una disminución de la actividad SMAD2/3 respecto a la piel de ratones CO. Además, el tejido adiposo subcutáneo (dWAT) se engrosó 2.5 veces en MREKO vs CO a los 13 meses, con hiperplasia e hipertrofia de adipocitos. Estos cambios se desencadenaron, al menos en parte, a través de alteraciones en la señalización mediada por GCs, y la activación de WNT/beta-catenina inducida por señales paracrinas epidérmicas que condujeron al aumento de expresión de Pparg. Estos resultados demuestran un papel crucial de MR epidérmico en la regulación del cross-talk entre compartimientos durante el envejecimiento cronológico de la piel. / [CA] La nostra investigació se centra en comprendre els mecanismes moleculars que regulen les accions dels glucocorticoides (GCs) en la fisiopatologia de la pell mitjançant l'anàlisi funcional del receptor de GCs (GR) i el receptor de mineralocorticoides (MR), dues proteïnes altament relacionades estructural i funcionalment, que actuen com a factors de transcripció dependents de lligant. Els nostres resultats previs demostren que GR juga un paper central en el desenvolupament de la pell; en l'edat adulta, tant GR com MR actuen com a mediadors antiinflamatoris en malalties cutànies (Sevilla et al. 2013; Boix et al. 2016). No obstant, desconeixíem si els receptors exercien funcions cooperatives o antagòniques en l'epidermis. Aquesta tesi doctoral s'ha centrat en la generació i caracterització de ratolins amb inactivació específica en l'epidermis de GR i MR (ratolins double knock-out o DKO). En néixer, els DKO van mostrar un fenotip cutani amb diferenciació epidèrmica defectuosa i un estat inflamatori únic caracteritzat per infiltrats immunes epitelials i alteracions en l'expressió gènica, similar a les lesions psoriàtiques. Aquest fenotip va ser molt més sever que el dels KO individuals (ratolins GR epidermal KO o GREKO i MR epidermal KO o MREKO), però es va resoldre espontàniament a partir del dia post-natal 3. En l'edat adulta, la pell DKO va mostrar un augment en el gruix epidèrmic, similar al dels KO individuals. Tots els ratolins KO van mostrar una major susceptibilitat a la inflamació aguda en comparació als controls (CO), que no va ser contrarestada de manera efectiva per un tractament tòpic amb GCs. A més, els ratolins DKO van mostrar una major susceptibilitat a la psoriasis induïda per imiquimod respecte als KO individuals. L'augment de la resposta inflamatòria en els DKO era consistent amb un augment significatiu de l'activitat d'AP-1 i NF-kappaB en queratinòcits DKO respecte als CO o KO individuals. En conjunt, les nostres dades demostren que GR i MR epidèrmics actuen de manera cooperativa per contrarestar la inflamació de la pell, durant el desenvolupament i l'edat adulta, i que tots dos són necessaris per a una resposta transcripcional òptima i una activitat terapèutica dels GCs. Els tractaments prolongats amb dosis farmacològiques de GCs produeixen defectes com l'atròfia cutània, similar a la que té lloc durant l'envelliment cronològic, que correlaciona amb un augment dels nivells locals endògens de GCs. Aquest treball ha abordat les conseqüències fenotípiques de la pèrdua epidèrmica de MR durant l'envelliment cronològic i els mecanismes involucrats. Els ratolins MREKO de 13 mesos d'edat van ser resistents a l'atròfia epidèrmica però van mostrar un menor gruix dèrmic i dipòsit de col¿lagen, en part a causa d'una disminució de l'activitat SMAD2/3 respecte a la pell de ratolins CO. A més, el teixit adipós subcutani (dWAT) es va engrossir 2.5 vegades en MREKO vs CO als 13 mesos, amb hiperplàsia i hipertròfia d'adipòcits. Aquests canvis es van desencadenar, almenys en part, a través d'alteracions en la senyalització mediada per GCs, i l'activació de WNT/beta-catenina induïda per senyals paracrines epidèrmiques que van conduir a l'augment d'expressió de Pparg. Aquests resultats demostren un paper crucial de MR epidèrmic en la regulació del cross-talk entre compartiments durant l'envelliment cronològic de la pell. / [EN] Our research focuses on understanding the molecular mechanisms that mediate the actions of glucocorticoids (GCs) in skin pathophysiology through functional analysis of the GC receptor (GR) and the mineralocorticoid receptor (MR), two highly related structural and functionally proteins, which act as ligand-dependent transcription factors. Our previous data show that GR plays a central role in skin development; in adulthood, both GR and MR act as anti-inflammatory mediators in skin diseases (Sevilla et al. 2013; Boix et al. 2016). However, we did not know if the receptors exerted cooperative or antagonistic functions in the epidermis. This doctoral thesis has focused on the generation and characterization of mice with specific inactivation in the epidermis of GR and MR (double knock-out or DKO mice). At birth, DKO show a skin phenotype with defective epidermal differentiation and a unique inflammatory state characterized by epithelial immune infiltrates and alterations in gene expression, similar to psoriatic lesions. This phenotype was much more severe than that of individual KO (GR epidermal KO or GREKO and MR epidermal KO or MREKO mice), but resolved spontaneously from postnatal day 3. In adulthood, DKO skin showed an increase in epidermal thickness, similar to that of individual KO. All KO mice showed greater susceptibility to acute inflammation compared to controls (CO), which was not effectively counteracted by topical treatment with GCs. Furthermore, DKO mice show a greater susceptibility to imiquimod-induced psoriasis relative to individual KO. The increased inflammatory response in DKO was consistent with a significant increase in AP-1 and NF-kappaB activity in DKO keratinocytes relative to CO or individual KO. Taken together, our data show that epidermal GR and MR act cooperatively to counteract skin inflammation, during development and adulthood, and that both are required for optimal transcriptional response and therapeutic activity of GCs. Prolonged treatments with pharmacological doses of GCs produce defects such as cutaneous atrophy, similar to that which occurs during chronological aging, which correlates with an increase in endogenous local levels of GCs. This work has addressed the phenotypic consequences of epidermal loss of MR during chronological aging and the mechanisms involved. The 13-month-old MREKO mice were resistant to epidermal atrophy but displayed reduced dermal thickness and collagen deposition, in part due to a decrease in SMAD2 3 activity relative to the skin of CO mice. In addition, the subcutaneous adipose tissue (dWAT) thickened 2.5 times in MREKO vs CO at 13 months, with hyperplasia and hypertrophy of adipocytes. These changes were triggered, at least in part, through alterations in GC-mediated signaling, and the activation of WNT/beta-catenin induced by epidermal paracrine signals that led to increased expression of Pparg. These results show a crucial role for epidermal MR in the regulation of the cross-talk between compartments during chronological skin aging. / Este trabajo ha sido realizado con el apoyo económico de los proyectos de investigación que se enumeran a continuación: SAF2014-59474-R, SAF2017-88046-R. Judit Bigas Corominas ha disfrutado de una beca predoctoral FPI (BES2015-072722) otorgada por el Ministerio de Economía y Competitividad, asociada al proyecto SAF2014-59474-R. Agradecemos el apoyo de COST ADMIRE BM-1301 y NuRCaMeIn (SAF2015-71878-REDT y SAF2017-90604-REDT). / Bigas Corominas, J. (2020). Contribuciones relativas de los receptores de glucocorticoides y mineralocorticoides en la biología cutánea [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/156214

No / This review focuses on treatment targets for the most common inflammatory skin diseases, eczema and psoriasis with an emphasis on cytokines expressed in the uppermost layer of the skin which is easily accessible for diagnostic and therapeutic approaches. Recently, a significant body of research has highlighted the influence of the skin barrier and the patients’ microbiome on skin inflammatory responses and we will comment on their impact on mediator regulation. Itch is a prominent dermatology symptom which is influenced by cytokines and can via itch–scratch cycle impact on the skin barrier and mediator expression associated with damage. Taking the contribution of pruritus and superficial skin damage into account, we address cytokines as targets for stratified treatment approaches in subgroups of eczema and psoriasis.

Various approaches are currently used to treat and manage psoriasis, and biological treatments are often the latest approaches. All biological treatments have major side effects as they are given systemically via injections. One of the latest biological treatments for psoriasis, one which has shown great efficacy with fewer side effects, is Secukinumab. Secukinumab is an anti-IL17 antibody that works by stopping the action of IL17, a cytokine that is known to have a major role in the pathogenesis of psoriasis. This work is based on the development of a new way to commence drug therapy to reduce the side effects of the treatment. Our work is based on the studies of the genotoxicity of the drug Secukinumab in its bulk and liposome form using comet and micronucleus assays on lymphocytes. The results from both assays have illustrated the safety of the drug and demonstrated the reduction of the DNA damage induced in both healthy individuals and patients with psoriasis. Secukinumab significantly decreases-H2O2 induced damage and efficiently attenuates its adverse effects both in the comet (p<0.0001) and micronucleus assays (p<0.01). The two concentrations of Secukinumab used (2.1 and 2.8μg/ml) efficiently decreased H2O2-induced DNA damage in both groups to nearly the level of the negative control. Overall, Secukinumab reveals protective and anti-genotoxic effects by demonstrating its potential in reducing DNA damage caused by oxidative stress and by not inducing any further damage in the lymphocytes of either healthy individuals or patients. Liposomes are highly versatile which have been proven efficient for therapy and research applications. The discovery of new therapies in the treatment of psoriasis is a considerable challenge and is now a necessity. Our study was the first one to determine the genotoxicity of various concentrations of the drug in the lymphocytes of psoriasis patients compared to healthy individuals. In the MTT assay, the data showed a decrease in % cell survival rates after exposure to different concentrations of Secukinumab. Also, the results demonstrated no statistically significant differences on confounding factors such as ethnicity, smoking, drinking habits, gender and age among psoriasis patient and healthy controls. The regulation of gene expression levels of IL-17, IL-22 and RORC were assessed after treatment with Secukinumab in the bulk and liposome form via RT-PCR analysis. Secukinumab bulk (2.1μg/ml) treatment significantly down-regulated gene expression of IL-17, IL22 and RORC to 0.46-fold, 0.47-fold and 0.5-fold, respectively. However, Secukinumab liposome (2.1μg/ml) only decreased the expression of IL-17 and IL-22 significantly, by 0.46-fold and 0.53-fold, respectively. On the other hand, studying the expression of P53 and P21 using qPCR revealed that Secukinumab bulk and liposome has no effect on the expression of these genes in lymphocytes from healthy individuals and psoriasis patients. Western blotting was used to investigate the effect of Secukinumab in both forms on protein expression levels IL-17, IL-22 and RORC. Analysis of the results showed that Secukinumab bulk and liposome had no significant effect on expression levels of any of these proteins in lymphocytes derived from healthy individuals. However, there was a statistically significant down-regulation observed in the protein expression levels of IL-17, IL-22 and RORC in lymphocytes obtained from the psoriasis patients, confirming the sensitivity of the compromised lymphocytes from patient group to Secukinumab treatment. With Secukinumab (bulk form) administration, a 0.5-fold decrease was observed in IL-17, 0.59-fold decrease in IL-22, and a 0.6-fold decrease in RORC expression. However, liposome form reduced their levels to 0.47–fold, 0.5-fold and 0.47–fold, respectively, when compared to the control group. While it had no significant effect on expression of P53 and P21 proteins in lymphocytes from healthy individuals and psoriasis patients and there was no difference observed in their regulation. In conclusion, the use of Secukinumab liposome as topical drug delivery system may be suitable replacement for improving the drug bioavailability and its side effects. / Libyan Cultural Attaché and Libyan embassy

Le psoriasis est une maladie de la peau pour laquelle aucun traitement curatif n’est encore connu, caractérisée par une inflammation accrue. Compte tenu des effets secondaires des traitements conventionnels, on estime qu’un pourcentage non négligeable de patients utilise des produits naturels. Les polyphénols sont des molécules multifonctionnelles pouvant être utilisées pour le traitement de maladies pluricausales comme le psoriasis. L’objectif général de ce travail a été d’étudier l’effet pharmacologique d’extraits polyphénoliques issus d’écorces d’essences canadiennes en vue d’une utilisation possible pour le traitement du psoriasis. Dans un premier temps, les extraits d’écorces de plusieurs essences canadiennes ont été analysés quant à leurs propriétés antioxydantes, toxiques et antiprolifératives. Les résultats de cette étude ont permis d’identifier l’extrait aqueux issu de l’écorce de l’épinette noire (Picea mariana) comme étant l’extrait brut le plus prometteur obtenu à partir d’écorces d’essences canadiennes. Puis, on a effectué la purification de cet extrait dans le but de produire une fraction enrichie en polyphénols et on a déterminé la structure moléculaire des composés majoritaires présents dans l’extrait purifié à l’aide de méthodes d’analyse chimique. Au total 28 composés ont été identifiés dans l’extrait purifié, en incluant le trans-resvératrol, qui a été trouvé dans des quantités importantes dans l’écorce de Picea mariana (104,19 µg.g-1 par masse d’écorce séche). Finalement, on a vérifié l’effet pharmacologique de l’extrait purifié sur la voie de signalisation NF-κB associée au TNF-α en utilisant des kératinocytes psoriasiques. On a constaté que cet extrait a la capacité d’inhiber l’expression d’ICAM-1 ainsi que la production de l’IL-6, l’IL-8, la fractalkine, le VEGF, le monoxyde d’azote et l’élafine au sein des kératinocytes psoriasiques stimulés avec le TNF-α, ce qui a été relié à l’inhibition de l’activation de NF-κB. Ce travail a permis d’étudier pour la première fois le rôle immunopharmacologique d’un extrait polyphénolique en tant qu’agent anti-TNF-α sur les kératinocytes psoriasiques. De plus, il ouvre de nouvelles perspectives pour l’analyse du rôle individuel des composés contenus dans l’extrait purifié d’épinette noire pour le traitement du psoriasis. / Psoriasis is an incurable skin disorder characterized by an important inflammation. Clinically approved antipsoriatic treatments present many undesirable effects, therefore it has been estimated that a non negligeable percent of patients use natural health products. Natural polyphenols are multifunctional molecules that could be used for the treatment of multi-causal diseases, such as psoriasis. The aim of this work was to study the pharmacological effect of polyphenolic extracts obtained from barks of Canadian species in order to evaluate their possible utilisation for psoriasis treatment. Extracts from barks of some Canadian species were firstly analyzed for their antioxidant, toxicological and antiproliferative properties. The black spruce (Picea mariana) extract obtained by hot water extraction was considered as the most valuable crude extract obtained from barks of Canadian species. Then, the purification of this extract was performed in order to produce a fraction enriched in polyphenols and the nature of major compounds present in the purified extract was determined using different chemical analysis methods. A total of 28 compounds were identified in the purified extract, including trans-resveratrol, which was determined to be present at significant level in the bark of Picea mariana (104.19 µg.g-1 dried bark). Finally, the influence of the purified extract on the TNF-α/NF-κB signaling pathway on psoriatic keratinocytes was evaluated. It was found that this extract has the capacity to inhibit the ICAM-1 expression as well as the production of IL-6, IL-8, fractalkine; VEGF, nitric oxide and elafin by psoriatic keratinocytes upon TNF-α stimulation, which was attributed to the inhibition of TNFα-induced NF-κB activation in these cells. This study provides new insight into the immunopharmacological role of a polyphenolic extract in impacting the TNF-induced responses by psoriatic keratinocytes. Additionally, it opens new perspectives for the analysis of the individual role of polyphenolic compounds present in this extract for psoriasis treatment.

Le besoin de trouver de nouveaux pansements pour les personnes touchées par des plaies de la peau (brûlures, ulcères), et la nécessité de développer des modèles de peau adéquats pour tester de nouvelles formulations médicamenteuses développées in vitro, ont motivé la recherche dans le domaine des substituts de peau produits par génie tissulaire. Il est possible de produire des substituts de peau normale humaine (SPNH), constitués d’un derme et d’un épiderme stratifié (épiderme vivant, EV, et couche cornée, CC), en utilisant la méthode d’auto-assemblage développée par le Laboratoire d’Organogénèse Expérimentale (LOEX). Dans cette étude, des analyses par microspectroscopie vibrationnelle (infrarouge, IR, et Raman) ont été effectuées afin d’obtenir une caractérisation morpho-spectrale des trois couches caractéristiques des SPNH, qui ont été comparés à la peau normale humaine (PNH). Concernant la distribution et l’organisation des lipides, les résultats de microspectroscopie IR ont montré que les lipides de la CC étaient plus ordonnés que ceux de l’EV. En microspectroscopie Raman, les résultats confirment que la CC est une couche riche en lipides qui sont ordonnés dans la PNH et les SPNH. La quantité de lipides diminue et davantage de désordre apparait dans l’EV pour la PNH et les SPNH. Cependant les résultats montrent également qu’il y a moins de lipides dans les SPNH et que les lipides sont plus ordonnés dans la PNH. Concernant la structure secondaire des protéines et le contenu en protéines, les données montrent qu’ils sont similaires dans les SPNH et la PNH (kératine dans l’épiderme et collagène dans le derme). Finalement, l’organisation des lipides ainsi que le contenu en protéines des différentes couches sont similaires pour les SPNH et la PNH, confirmant que les SPNH reproduisent les propriétés essentielles de la peau native. Cette étude caractérise également la peau psoriasique humaine (PPH) et fournit une compréhension détaillée de son organisation et de sa composition moléculaire. Les microspectroscopies IR et Raman montrent une distribution similaire des lipides et du collagène pour la PNH et la PPH. Cependant, la PPH présente plusieurs caractéristiques montrant une perte globale d’organisation structurale qui pourrait expliquer la réduction de ses propriétés barrières. Il s’agit de la première caractérisation de la structure moléculaire de ces SPNH qui ont d’ores-et-déjà une application prometteuse dans le domaine clinique. La caractérisation de la PPH pourrait être le point de départ de la caractérisation des substituts pathologiques. / Research in the field of bioengineered skin substitutes is motivated by the need to find new dressings for people affected by skin injuries (burns, diabetic ulcers), and to develop adequate skin models to test new drug formulations developed in vitro. It is possible to produce human skin substitutes (HSS) consisting in a dermis and a stratified epidermis (living epidermis, LE, and stratum corneum, SC), using the self-assembly method developed by the Laboratoire d’Organogénèse Expérimentale (LOEX). In the present work, vibrational microspectroscopy analyses (infrared, IR, and Raman) were performed to obtain in-depth morpho-spectral characterization of the three characteristic layers of HSS as compared with normal human skin (NHS). Concerning the lipid distribution and organization, IR microspectroscopy results suggest that lipids in the SC are more ordered than those in the LE. Raman microspectroscopy results confirm that the SC is a layer rich in lipids which are well-ordered in both NHS and HSS. The amount of lipids decreases and more disorder appears in the LE for both NHS and HSS. However, the results also show that there are fewer lipids in the HSS and that the lipids are more organized in the NHS. Concerning the secondary structure of proteins and protein content, the data show that they are similar in the HSS and in NHS (keratin in the epidermis and collagen in the dermis). Finally, the lipid organization as well as the protein composition in the different layers are similar for HSS and NHS, confirming that the HSS reproduce essential features of real skin. This study also investigates psoriatic human skin (PHS) and provides a deep understanding of its molecular organization and composition. IR and Raman microspectroscopies reveal a similar distribution of lipids and collagen for NHS and PHS. However, PHS exhibits various characteristics showing a global decrease of the structural organization that is compatible with a reduction in its barrier properties. It is the first characterization of the molecular structure of these HSS, which are already considered as a promising biological wound dressing for clinical applications. The characterization of PHS could be the starting point of the characterization of the pathological substitutes.

Le sérum ajouté aux milieux de culture est connu pour être une substance difficile à contrôler en raison de la présence de facteurs variables. Le but de cette étude était de faire varier les conditions de culture en retirant le sérum lors de la montée à l'interface air-liquide et de poursuivre les observations sur la qualité des substituts cutanés sains et psoriasiques produits par la méthode d'auto-assemblage. Les résultats histologique, macroscopique et immunohistochimique des substituts sains cultivés avec ou sans sérum ne montrent aucune différence significative. Les analyses infrarouges effectuées sur ces derniers permettent d'observer que ceux cultivés en absence de sérum possèdent une meilleure organisation lipidique au niveau de la couche cornée. Par contre, l'absorption percutanée démontre des différences au regard des propriétés physico-chimiques des molécules étudiées. De plus, les substituts conçus à partir de cellules psoriasiques affichent des résultats différents lorsque le sérum est retiré. Il semble que l'apport du sérum soit davantage important lors de l'utilisation de cellules pathologiques.

京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(社会健康医学) / 乙第13612号 / 論社医博第18号 / 新制||社医||13(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科社会健康医学系専攻 / (主査)教授 森田 智視, 教授 古川 壽亮, 教授 今中 雄一 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Public Health / Kyoto University / DFAM

Le métabolisme des lipides joue un rôle primordial au cœur de l'homéostasie cutanée. Précisément, les acides gras polyinsaturés (PUFAs) n-3 et n-6 sont impliqués dans des fonctions à la fois structurales et métaboliques, essentielles au développement et au maintien de la fonction barrière de la peau. Ces fonctions variables et complexes sont toujours partiellement incomprises à ce jour, et les conséquences qui en découlent sont évidentes et parfois néfastes. En effet, cette incompréhension limite notre capacité à reconstruire des modèles cutanés plus représentatifs de la peau normale humaine, qui sont nécessaires aux études pharmaceutiques. De plus, cette dernière fait partie intégrante de notre incapacité à déterminer les causes de certaines pathologies multifactorielles complexes telles que le psoriasis et, conséquemment, à développer des traitements efficaces pour les soigner. Les modèles de peau humaine sains et psoriasiques produits par génie tissulaire ont été exploités afin de mettre en lumière le rôle des acides gras polyinsaturés dans la fonction barrière de la peau. Au cours de cette thèse, plusieurs objectifs spécifiques ont été étudiés. Les deux premiers objectifs visaient l'optimisation du modèle de peau saine grâce à la supplémentation des milieux de culture avec, dans un premier temps, soit une supplémentation individuelle en acide alpha-linolénique (n-3 PUFAs) ou en acide linoléique (n-6 PUFAs). Dans un deuxième temps, une double supplémentation a été réalisée où l'acide alpha-linolénique et l'acide linoléique ont été ajoutés simultanément. Les résultats issus de ces deux études ont montré que la supplémentation des milieux de culture avec l'acide alpha-linolénique et celle avec les deux acides simultanément permettaient d'améliorer la fonctionnalité des substituts cutanés en diminuant l'absorption percutanée de la testostérone, alors que la supplémentation en acide linoléique seul n'avait pas d'effet. Ces résultats surprenants ont mis en évidence l'importance du ratio de n-3 et de n-6 PUFAs lors de la formation de la barrière cutanée in vitro. Le troisième objectif de cette thèse a été de caractériser l'endocannabinoïdome de la peau normale humaine et des substituts sains reconstruits par génie tissulaire. Cette étude a permis de mieux comprendre les différents acteurs du métabolisme des endocannabinoïdes au sein de la peau. Nos résultats ont aussi montré que les différents endocannabinoïdes présents dans la peau humaine étaient également retrouvés dans les substituts cutanés. De plus, une double supplémentation en acide alpha-linolénique et en acide linoléique a permis de moduler le profil d'endocannabinoïdes, confirmant que les peaux représentent un modèle adéquat pour l'étude du métabolisme des endocannabinoïdes cutanés. Finalement, le dernier objectif spécifique de cette thèse consistait à étudier le potentiel de l'acide alpha-linolénique (n-3 PUFAs) comme traitement pour soigner le psoriasis. Cette étude a permis de confirmer que les n-3 PUFAs pouvaient réguler la prolifération et la différenciation des kératinocytes psoriasiques in vitro afin qu'ils retrouvent un phénotype se rapprochant davantage de celui des cellules saines. Nos résultats montrent que cette régulation est induite par la modulation de la production des médiateurs lipidiques issus des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6 ainsi que par l'activation et l'inhibition subséquentes des cascades de transduction du signal des kinases. En conclusion, le travail présenté dans cette thèse a permis de faire avancer de manière importante l'état des connaissances en ce qui a trait au métabolisme des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6 au sein des peaux saines et psoriasiques. Ce dernier a également permis l'optimisation de la reconstruction tissulaire d'un modèle de peau dans le but d'obtenir un tissu affichant une barrière cutanée similaire à celle d'une peau normale humaine et, par conséquent, de mener à un modèle répondant davantage aux besoins de l'industrie pharmaceutique. Finalement, cette thèse a contribué à supporter et à promouvoir l'utilisation des n-3 PUFAs en tant que traitement possible pour les patients atteints de psoriasis, ainsi qu'à démontrer la pertinence de poursuivre les recherches dans ce domaine puisqu'elles offrent un potentiel important quant à l'amélioration de la qualité de vie des patients. / Lipid metabolism plays a central role in the skin homeostasis. More specifically, omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids (n-3 and n-6 PUFAs) are involved in both structural and metabolic functions, which are essential for the development and maintenance of the skin barrier function. These highly variable and complex functions are still partially misunderstood to this day, and the resulting consequences are obvious. Indeed, these gaps in knowledge limit our ability to produce reconstructed skin models that are representative of normal human skin, which are necessary for pharmaceutical studies. In addition, improving our knowledge of skin lipids would help understand the causes of certain complex multifactorial pathologies such as psoriasis and would consequently lead to the development of more effective therapies. Tissue-engineered healthy and psoriatic human skin substitutes have been exploited to shed light on the role of polyunsaturated fatty acids regarding the barrier function of the skin. This thesis evaluated several specific objectives. The first two objectives aimed at the optimization of the healthy skin substitutes using first, individual supplementation of culture media with alpha-linolenic acid (n-3 PUFA) or linoleic acid (n-6 PUFA), as well as in a second step, a dual supplementation with both alpha-linolenic and linoleic acids. The results of these two studies showed that supplementation of culture media with alpha-linolenic acid and with the dual supplementation improved the functionality of skin substitutes by reducing the percutaneous absorption of testosterone, whereas the linoleic acid supplementation alone had no effect. These surprising results demonstrated the importance of the ratio of n-3 to n-6 PUFAs in the formation of the skin barrier in vitro. The third objective of this thesis was to characterize the endocannabinoidome of human skin compared to that of healthy tissue-engineered skin substitutes. This study provides a better understanding of the different actors in the metabolism of endocannabinoids within the skin. Our results show that the different endocannabinoids present in human skin were also found in the skin substitutes, and that they were modulated following a double supplementation with alpha-linolenic acid and linoleic acid, confirming that reconstructed skin equivalents are an adequate model for the study of the metabolism of cutaneous endocannabinoids. Finally, the last specific objective of this thesis was to study the potential of alpha-linolenic acid (n-3 PUFA) as a treatment for psoriasis. This study confirmed that n-3 polyunsaturated fatty acids can regulate the proliferation and differentiation of psoriatic keratinocytes so that they adopt a healthier behavior. This regulation is mediated by the modulation of the lipid mediators produced from n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acids, as well as by the activation and inhibition of subsequent signal transduction cascades involving kinases. In conclusion, the results reported in this thesis significantly contribute to advancing the state of knowledge regarding the metabolism of n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acids in healthy and psoriatic skin. This thesis also allowed the optimization of a skin model to be more representative of the functionality of normal human skin, and thus the generation of a more efficient model for the pharmaceutical industry. Ultimately, our work will help to support and promote the use of n-3 polyunsaturated fatty acids as a treatment for patients with psoriasis, which could greatly improve their quality of life.

Le défi actuel des chercheurs est d’élaborer de nouveaux modèles de substituts cutanés plus perfectionnés et d’optimiser leur méthode de production afin d’améliorer leur reproductibilité. Cette étude a évalué l’impact de la congélation des substituts cutanés à -20°C pendant 2 mois via leurs propriétés physico-chimiques et leur fonctionnalité. Les analyses d’ATR-FTIR montrent que la cryopréservation n’affecte pas l’organisation des lipides de la couche cornée tandis que les analyses d’absorption percutanée montrent que la congélation affecte la perméabilité des substituts cutanés. De plus, le modèle de peau a été optimisé par l’incorporation de lymphocytes T permettant ainsi d’étudier le rôle des lymphocytes sur la différenciation cellulaire des kératinocytes et de mieux comprendre le rôle de la fractalkine dans le développement du psoriasis. Ces résultats nous incitent à penser que la fractalkine se démarque des autres cytokines inflammatoires dans le développement du psoriasis et se doit d’être mieux connue. / The current challenge for researchers is to develop new models for more advanced skin substitutes and optimize their production methods to improve reproducibility. This study evaluates the impact of the freezing of skin substitutes at -20°C for 2 months via their physicochemical properties and functionality. The ATR-FTIR analysis show that the cryopreservation did not affect the lipid organization of the stratum corneum while percutaneous absorption analysis show that the freezing of the permeability affects skin substitutes. In addition, the skin model was optimized by incorporating T lymphocytes and to study the role of lymphocytes in cell differentiation of keratinocytes and better understand the role of fractalkine in the development of psoriasis. These results lead us to believe that fractalkine differs from other inflammatory cytokines in the development of psoriasis and should be investigated.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von Angiotensinogen, Renin, Angiotensin-Converting-Enzym (ACE) und von den Agiotensin-Rezeptoren AT1 und AT2 in humaner Haut untersucht, um zu sehen, ob humane Haut ein lokales Gewebe Renin-Angiotensin-System (RAS) besitzt und fähig ist, Angiotensin II (Ang II) zu synthetisieren sowie welche physiologische Rolle Ang II in humaner Haut haben könnte. Außerdem wurde das Expressionsmuster von Angiotensinogen, Renin und ACE in gesunder humaner Haut mit dem in Psoriasis, Basaliom und Spinaliom (SCC) verglichen, um einen Einblick in pathophysiologische Funktionen des RAS zu gewinnen. Mit Hilfe von RT-PCR konnten alle Komponenten des RAS in vitro auf mRNA Ebene in kultivierten primären Keratinozyten, Melanozyten, dermalen Fibroblasten und dermalen mikrovaskulären Endothelzellen (MVEC´s) nachgewiesen werden, mit einer Ausnahme: Melanozyten scheinen keine AT2-Rezeptoren zu exprimieren. Immunhistochemische Untersuchungen zeigten die Expression aller Komponenten auf Proteinebene in Epidermis und dermalen Gefäßwänden in Gewebeschnitten humaner Haut. Zusätzlich erfolgte der Nachweis von Ang II in kultivierten Keratinozyten mittels enzymatischen immunometrischen Assays. Während Angiotensinogen, Renin und ACE bei immunhistochemischen Untersuchungen an Gewebeschnitten gesunder menschlicher Haut in allen Epidermalschichten gleichmäßig verteilt waren, zeigte sich bei der Psoriasis eine deutliche Betonung der unteren Epidermalschichten. Immunhistochemische Untersuchungen von Basaliomen erbrachten eine verminderte Expression von Angiotensinogen und Renin innerhalb der Tumornester. ACE wurde in den Tumorzellen noch weniger exprimiert. In immunhistochemischen Untersuchungen von Spinaliomen färbten sich die Tumorzellen deutlich homogen an. Die Experimente haben gezeigt, dass alle Komponenten des RAS in enger Lokalisation in menschlicher Haut vorkommen und dass folglich ein lokales Gewebe RAS in humaner Haut existiert sowie dass humane Haut fähig ist, Ang II ohne Zufuhr weiterer Komponenten und ohne regulatorische Einflüsse aus der Zirkulation zu synthetisieren. Eine mögliche physiologische Rolle von Ang II könnte die Regulation von Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung über seine Rezeptoren sein. Bezüglich der pathophysiologischen Rolle haben die Untersuchungen eine Fehlregulation des kutanen RAS in Epidermis psoriatisch veränderter Haut gezeigt, welches ein Hinweis auf eine pathogenetische Rolle des RAS bei der gestörten Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung sein könnte. Das Expressionsmuster in den untersuchten Tumoren war uneinheitlich, weshalb eine Interpretation der Rolle des RAS in kutanen Tumoren ohne weitere Untersuchungen kaum möglich erscheint. 1 / The present study was designed to elucidate whether a local tissue renin-angiotensin system (RAS) is expressed in human skin, whether cutaneous cells are able to autonomously synthesise angiotensin II (Ang II), and to get a first insight into a putative physiological role of Ang II in this location. For this purpose, the expression of angiotensinogen, renin, angiotensin-converting enzyme (ACE) and of the angiotensin receptors AT1 and AT2 was examined in human skin samples and in diverse cutaneous cells in primary culture on mRNA- and protein-level. Furthermore, the study compared the expression pattern of angiotensinogen, renin and ACE in healthy human skin with that in psoriasis, basal cell carcinoma (BCC) and squamous cell carcinoma (SCC) to look for possible differences between healthy and diseased skin. Using mRNA derived from cultured primary keratinocytes, melanocytes, dermal fibroblasts and dermal microvascular endothelial cells (MVECs), all components of the RAS could be demonstrated by RT-PCR except for AT2 receptors in melanocytes. Immunohistochemical stainings of cryostat sections of human skin revealed the expression of all components at protein level within the epidermis and in dermal vessel walls. In addition, the presence of Ang II in cultured keratinocytes and their supernatants could be proven by enzyme immunometric assay giving strong evidence for the ability of keratinocytes to autonomously synthesise Ang II. Regarding the comparison of RAS expression in healthy versus diseased skin, expression of angiotensinogen, renin and ACE was altered in all dermatoses examined. While in normal skin, RAS components were distributed equally and homogenously throughout all layers of the epidermis, in psoriatic skin their expression was more intense in the basal epidermal layers and less intense in the upper layers. In BCC sections, expression of angiotensinogen and renin was down-regulated, and tumour cells stained negatively for ACE. In SCC cryostat sections, tumour cells stained positively for all RAS components with an intensity comparable to normal skin. Taken together, the experiments revealed that a local tissue RAS exists in human skin, and that human skin is able to autonomously synthesise Ang II without any supply of components from the circulation. The physiological role of Ang II in normal skin may comprise the regulation of keratinocyte proliferation and differentiation. Concerning a putative pathophysiological role of Ang II in skin, this study provides evidence for a deregulation of the RAS in psoriatic skin and in BCC pointing to an involvement of the RAS in the pathomechanisms of these dermatoses. 1